Шта је дуалност таласних честица?

Током протеклих стотину година, наука је направила велике кораке напред у проучавању структуре нашег света, како на микроскопском тако и на макроскопском нивоу. Невероватна открића која су нам донела специјална и опште теорије релативности квантна механика и даље узбуђује умове јавности. Међутим, свако образовано лице треба да разуме барем основе модерне науке. Један од најимпресивнијих и најважнијих тренутака је дуалност таласних честица. Ово је парадоксално откриће, чије је разумијевање изван контроле интуитивне свакодневне перцепције.

Цорпусцлес и таласи

По први пут, дуализам је откривен у проучавању светлости, која се понашала сасвим другачије у зависности од услова. С једне стране, испоставило се да је светло оптичко електромагнетни талас. С друге стране - дискретна честица (хемијско дејство светлости). У почетку, научници су веровали да се ова два приказа међусобно искључују. Међутим, бројни експерименти су показали да то није случај. Постепено, реалност такве ствари као што је дуалност таласних честица постала је обична. Овај концепт је основа за проучавање понашања комплексних квантних објеката, који нису ни таласи ни честице, већ само стичу својства потоњег или првог, зависно од одређених услова.

Искуство са два слота

Фотонска дифракција је јасна демонстрација дуализма. Детектор наелектрисаних честица је фотоплат или луминисцентан екран. Сваки појединачни фотон је обележен бљеском или точкастим бљеском. Комбинација таквих ознака дала је интерференциони образац - промену слабих и јако осветљених пруга, што је карактеристика дифракције таласа. То се објашњава таквим концептом као што је дуалност валова и честица. Чувени физичар и добитник Нобелове награде Ричард Фејнман рекао је да се материја понаша у малом обиму, тако да је немогуће осетити "природност" понашања кванта.

Универзални дуализам

Међутим, ово искуство важи не само за фотоне. Показало се да је дуализам својство свих материја, и универзално је. Хеисенберг је тврдио да материја постоји наизменично у обе варијанте. Данас је апсолутно доказано да се оба својства манифестују у потпуности истовремено.

Корпускуларни талас

И како објаснити ово понашање материје? Талас, који је својствен корпускулама (честицама), назван је де Бролијев талас, у име младог аристократског научника, који је предложио решење овог проблема. Сматра се да де Брогијеве једначине описују таласну функцију, која на квадрату одређује само вероватноћу да се честица налази у различито време на различитим тачкама у простору. Једноставно речено, де Броглијев талас је вероватноћа. Тако је успостављена једнакост између математичког концепта (вјероватноће) и стварног процеса.

Куантум фиелд

Шта су супстанце? Углавном, то су кванти ваве фиелдс. Фотон је квант електромагнетног поља, позитрон и електрон је електрон-позитронски, мезон је квант мезонског поља, и тако даље. Интеракција између таласних поља објашњава се размјеном међу њима неким међуфазним честицама, на примјер, у случају електромагнетне интеракције, измјењују се фотони. Из овога директно слиједи још једна потврда да су вални процеси које је де Броглие описао апсолутно стварне физичке појаве. Дуалност таласних честица не делује као "мистериозно скривено својство" које карактерише способност честица да се "реинкарнирају". Он јасно демонстрира два међусобно повезана дејства - кретање објекта и придружени вални процес.

Ефекат тунела

Двојност светлости у корпускуларном таласу повезана је са многим другим занимљивим феноменима. Правац де Броглијевог таласног дејства манифестује се у такозваном тунелском ефекту, тј. Када фотони продиру кроз енергетску баријеру. Овај феномен је последица просечне вредности која прелази моментум честица у тренутку антинода таласа. Помоћу тунелирања било је могуће развити разне електронске уређаје.

Интерференција кванта светлости

Модерна наука говори о интерференцији фотона мистериозно као о интерференцији електрона. Испоставља се да фотон, који је недјељива честица, може истовремено путовати било којом отвореном стазом и ометати саму себе. Ако узмемо у обзир да је таласно-честична дуалност својстава супстанце и фотона талас који покрива многе структурне елементе, тада његова дељивост није искључена. Ово је у супротности са претходним ставовима о честици као елементарној недељивој формацији. Поседујући одређену масу покрета, фотон формира уздужни талас повезан са овим кретањем, који претходи самој честици, јер је брзина уздужног таласа већа од брзине трансверзалног електромагнетног. Дакле, постоје два објашњења за интерференцију фотона са самим собом: честица се дели на две компоненте, које међусобно ометају; Фотонски талас путује на два начина и формира интерферентни узорак. Експериментално је утврђено да се интерференцни узорак креира наизмјеничним проласком појединачних честица фотона кроз интерферометар. То потврђује тезу да се сваки појединачни фотон мијеша у себе. Ово се посебно јасно види када се узме у обзир чињеница да је светлост (неконхерентна и не-монохроматска) скуп фотона које емитују атоми у међусобно повезаним и насумичним процесима.

Шта је светло?

Светлосни талас је електромагнетно не-локализовано поље које се распоређује по простору. Електромагнетно поље вала има густину енергије која је пропорционална квадрату амплитуде. То значи да се густина енергије може променити било којом вредношћу, то јест, она је континуирана. С једне стране, светлост је ток кванта и фотона (корпускула), који су, због универзалности таквог феномена као што су дуалност таласа и честица, својства електромагнетног таласа. На пример, у појавама интерференције и дифракције и скале, светло јасно показује карактеристике таласа. На пример, један фотон, као што је горе описано, пролази кроз двоструки прорез, ствара интерференцни узорак. Уз помоћ експеримената, доказано је да један фотон није електромагнетни пулс. Она се не може поделити на греде са разделницима греда, као што су показали француски физичари Аспе, Рогер и Гранге.

Светлост такође има својства корпускуларне, која се појављују када Цомптон ефект и са фотоелектричним ефектом. Фотон може да се понаша као честица која се апсорбује у целини, чије су димензије много мање од њене таласне дужине (на пример, атомско језгро). У неким случајевима, фотони се генерално могу сматрати тачкастим објектима. Нема разлике из које позиције треба узети у обзир својства свјетлости. У пољу колорног вида, ток светлости може да обавља функције и таласа и честица - фотона као кванта енергије. Објектна точка фокусирана на фоторецептор мрежнице, на примјер, на мембрани конуса, може омогућити оку да формира своју властиту филтрирану вриједност као главне спектралне зраке свјетлости и сортира их по валној дужини. Према вредностима енергије кванта, у мозгу ће се предметна тачка пренијети на сензацију боје (фокусирана оптичка слика).