Svjetlost ... je li to čestica ili val? Koja temeljna mehanika upravlja ponašanjem prema njemu? I što je najvažnije, mijenja li sam čin promatranja ovo ponašanje? Ovo je kvantni fizičar zagonetke već stoljećima, još od kada je teorizirana mehanika fotona-valova i prvo je izveden eksperiment Double Slit.
Poznat i kao Youngov eksperiment, uključivao je zrake čestica ili koherentne valove koji prolaze kroz dva usko razmaknuta proreza, čija je svrha bila izmjeriti rezultirajuće utjecaje na ekranu iza njih. U kvantnoj mehanici eksperiment s dvostrukim prorezom pokazao je nerazdvojnost valovitih i čestica svjetlosti i drugih kvantnih čestica.
Eksperiment sa dvostrukim prorezom prvi je vodio Thomas Young davne 1803. godine, iako se priča da je sir Isaac Newton sličan eksperiment izveo i u svoje vrijeme. Tijekom originalnih pokusa, Newton je svjetlucao na maloj kosi, dok je Young koristio krišku kartice s prorezom urezanim u nju. U novije vrijeme znanstvenici su koristili točkasti izvor svjetla za osvjetljavanje tanke ploče s dvije paralelne proreze, a svjetlost koja prolazi kroz proreze udara u ekran iza njih.
Oslanjajući se na klasičnu teoriju čestica, rezultati pokusa trebali su odgovarati prorezima, a utjecaji na ekranu pojavljivali su se u dvije okomite crte. Međutim, to nije bio slučaj. Rezultati su pokazali u mnogim okolnostima uzorak smetnji, nešto što se moglo dogoditi samo ako su bili uključeni valovni obrasci.
Klasične čestice se ne mešaju jedna s drugom; samo se sudaraju. Ako se klasične čestice ispaljuju ravno u prorez, svi će oni udariti u zaslon u istoj veličini i obliku kao u prorez. Tamo gdje postoje dvije otvorene proreze, rezultirajući uzorak bit će jednostavno zbroj dva uzorka s jednim prorezom (dvije okomite linije). No, iznova i iznova, eksperiment je pokazao da se koherentne zrake svjetlosti miješaju, stvarajući uzorak svijetlih i tamnih pojasa na ekranu.
Međutim, pojave na ekranu uvijek se može apsorbirati kao da su sastavljene od diskretnih čestica (aka. Fotona). Kako bi stvar bila još zbunjujuća, postavljeni su mjerni uređaji za promatranje fotona koji prolaze kroz proreze. Kad je to učinjeno, fotoni su se pojavili u obliku čestica i njihovi su utjecaji na ekran odgovarali prorezima, sićušnim mrljama veličine čestica raspoređenih u ravnim okomitim linijama.
Postavljanjem promatračkog uređaja, valna funkcija fotona se srušila i svjetlost se još jednom ponašala kao klasične čestice! To bi se moglo riješiti samo tvrdnjom da se svjetlost ponaša i kao čestica i kao val, a da ih promatranje uzrokuje da se raspon mogućnosti ponašanja smanji do točke kada njihovo ponašanje postane ponovno predvidljivo.
Eksperiment s dvostrukim prorezom ne samo da je stvorio teoriju čestica-valova fotona, već je i naučnike dao svjestan nevjerojatnog, zbunjujućeg svijeta kvantne mehanike, u kojem ništa nije predvidljivo, sve je relativno, a promatrač više nije pasivan subjekt , ali aktivni sudionik s moći da promijeni ishod. Za animiranu demonstraciju eksperimenta Double Slit kliknite ovdje.
Napisali smo mnogo članaka o dvostrukom eksperimentu za svemirski magazin. Evo rasprave na forumu o domaćem eksperimentu s dvostrukim prorezom, a ovdje je članak o dualnosti valnih čestica.
Ako želite više informacija o eksperimentu s dvostrukim prorezom, pogledajte ove članke s Physorg.com i Space.com.
Također smo snimili i cijelu epizodu Astronomy Cast-a, sve o kvantnoj mehanici. Slušajte ovdje, epizoda 138: Kvantna mehanika.
