戈德斯通,戈德斯坦

1. 声波有波粒二象性吗？

声波有波粒二象性吗？

声波不具备波粒二象性。

声波的本质是能量通过影响范围内的物质整体振动的传波形式，这种物质波以物质宏观群体波动承载能量，并以宏观群体物质接收或消耗这些能量，虽然这种能量根据热力学定律可能全部以量子方式结速在物质中，但是这一阶段已经不是严格意义的声波阶段。

普遍意义上讲，一切能量的传递最终都要落脚到物质的量子形态下完成，但是，量子概念波与物质宏观波还是存在严格区别的。”量子”之所以称为量子，是物质各种不同的最小单位，虽然表述为粒子，实质是最小单位而相对独立存在的波动能量团。

一切宏观物质波形式，宏观上的波形式都不具备上述量子波特性。***设一个声波被捕获可以塌缩成一个”粒子”形态，我们也可以称声波具有波粒二象性，但问题是，所有的声音都只能被最接近声源的东西”听”到，这样，整个世界将基本呈现万马齐喑状态，可能吗？

感觉题主真的想问的有两点，一个是声波有没有波粒二象性，一个是为啥日常生活中看不出来。

声波也是有波粒二象性的，这个问题就好比问长波电台的电磁波有没有波粒二象性。

为啥日常生活中看不出来声波的波粒二象性呢？

因为波长太长了，日常声波对应的声子能量太小了。打个比方，我们抓一把沙子，我们知道沙子是一粒一粒的有粒子性在里面，但，如果沙粒小到最好的显微镜下看仍然看不出一粒一粒的，这时是不是可以说我们抓的这把沙子不是一粒一粒的了？

从另一个角度说，这时量子力学也体现不出来了。因为声子能量可以对应到能级间隙。量子力学里量子这个词就意味着分立能级，阶梯变化。如果能级间隙极小，能级几乎就是连续能谱，几乎就是平滑变化，这时已经与经典相差无几。

再回到声波对应的声子上来，其他答案里已经介绍了它，我就补充一点，如果不是日常生活声音对应的声子，声子也能很粒子。比如电子气体中的声子与电子的相互作用，是能看作声子与电子发生撞击的。

我们常说的光具有波粒二象性，指的是单色光既可以看做是由一个个能量单元——光子组成的粒子群体，又可以看做是一束横向振动的电磁波。所谓波粒二象性，实际上就说明它具有量子特性：在能量上是一份一份分立的，但是在空间传播和运动上又是波的形式，具体行为可以用波函数来描述。

那么，声音，是不是也具有波粒二象性呢？我们知道声波是纵波，也即波的传播方向和振动方向是同向的。声音的传播实际上就是物质空间密度的变化，从微观上来说，就是原子相对位置的变化。我们知道，物体中的原子是无时不刻在做热运动的，可以简单把它们看做在平衡位置附近做简谐振动。如果对于物体中原子群体具有某一种共同的振动模式，那就相当于振动从物体一头传递到了另一头，也就是声音获得了传播。那么，这种振动模式，其实就可以等效为一个具有特定能量的量子——声子，声音的传播就等效于声子的运动。也就是说，声音也可以具有它的能量量子：声子。但是要特别注意的是，光子是实际存在的粒子，也是自然界的基本粒子之一。但是声子并不具有粒子实体，它是原子振动的能量量子化形式，是一种“***的”粒子，只是行为上可以等效于一个个粒子而已，我们通常把它叫做“准粒子”。特别是在固体材料中，存在各种各样的准粒子，声子只是其中之一。具体物质中的声子分布是很复杂的，具有不同的能量和动量分布，共同构成了声子的能谱。能量较低且具有色散的声子称之为声学支声子，能量较高且色散很弱的声子称之为光学支声子。固体中声子能量最强的材料，当属金刚石，它也是自然界最硬的材料。

（文/方弦）

我们日常听到的声音，其实是空气（或者水、木材等介质）中分子的整体震动，又叫声波。它本来不算是物质，而只是物质运动的模式，按理说跟统治量子世界的波粒二象性似乎不搭界。波粒二象性告诉我们，物质粒子和波实际上是一体两面，粒子就是场的一种激发态，而波就是场的波动。既然声音不算物质，那么似乎跟波粒二象性也扯不上边。

虽然道理如此，但是不妨碍物理学家用量子力学的方法来研究声波。既然声波是一种波动，能不能将它看成某种场的波动，然后考虑这个场的激发态。

这种想法其实是可行的，得到的就是“声子”这个概念。

在晶体中，原子整齐地排成网格，而晶体中的声波实际上是原子的振动，可以用一个向量场来描述，每一点处的向量代表了具体的振动方向和频率。晶格本身有平移对称性，但晶体中的声波会使粒子的位置变化，破坏了平移对称性。根据南部-戈德斯通定理，这种对称性的破坏必定伴随着一种服从玻色分布的激发态，或者说是玻色子。在晶体中声波的情况下，这个玻色子就是声子。