Gaisma… tā ir daļiņa vai vilnis? Kāda pamata mehānika nosaka tā izturēšanos? Un pats galvenais, vai tikai novērošanas akts maina šo izturēšanos? Tas ir samierinātais kvantu fiziķu mīkla daudzu gadsimtu garumā kopš fotonviļņu mehānikas teorijas un divkāršās spraugas eksperimenta veikšanas.
Pazīstams arī kā Younga eksperiments, tas ietvēra daļiņu starus vai koherentus viļņus, kas šķērso divus tuvu novietotus spraugas, kuru mērķis bija izmērīt radīto triecienu ekrānā, kas atrodas aiz tiem. Kvantu mehānikā divkāršās spraugas eksperiments parādīja gaismas un citu kvantu daļiņu viļņu un daļiņu rakstura neatdalāmību.
Divkāršās spraugas eksperimentu pirmo reizi vadīja Tomass Youngs jau 1803. gadā, lai gan tiek teikts, ka sers Īzaks Ņūtons ir paveicis līdzīgu eksperimentu savā laikā. Sākotnējo eksperimentu laikā Ņūtons spīdēja gaismā uz maziem matiem, turpretī Youngs izmantoja kartes karti ar tajā iegrieztu spraugu. Pavisam nesen zinātnieki ir izmantojuši punktveida gaismas avotu, lai apgaismotu plānu plāksni ar diviem paralēliem spraugām, un gaisma, kas iet caur spraugām, atsit ekrānu aiz tiem.
Balstoties uz klasisko daļiņu teoriju, eksperimenta rezultātiem bija jāatbilst spraugām, triecieniem uz ekrāna parādoties divās vertikālās līnijās. Tomēr tas tā nebija. Rezultāti daudzos gadījumos parādīja traucējumu modeli, kas varētu notikt tikai tad, ja būtu bijuši iesaistīti viļņu modeļi.
Klasiskās daļiņas netraucē viena otru; viņi vienkārši saduras. Ja klasiskās daļiņas izšauj taisnā līnijā caur šķēlumu, tās visas sitīs pret ekrānu pēc tāda paša izmēra un formas kā šķēlums. Ja ir divas atvērtas spraugas, iegūtais paraugs vienkārši būs divu viena veida spraugu (divu vertikālu līniju) summa. Bet atkal un atkal eksperiments parādīja, ka sakarīgie gaismas stari traucē, radot ekrānā spilgtu un tumšu joslu modeli.
Tomēr vienmēr tika uzskatīts, ka ekrānā redzamās joslas ir absorbētas, it kā tās sastāv no diskrētām daļiņām (aka. Fotoniem). Lai lietu padarītu vēl mulsinošāku, tika uzstādītas mērīšanas ierīces, lai novērotu fotonus, kad tie iziet cauri spraugām. Kad tas tika izdarīts, fotoni parādījās daļiņu formā, un to ietekme uz ekrānu atbilda spraugām, sīkiem daļiņu lieluma plankumiem, kas sadalīti taisnās vertikālās līnijās.
Novietojot novērošanas ierīci vietā, fotonu viļņu funkcija sabruka un gaisma atkal izturējās kā klasiskas daļiņas! To varētu atrisināt, vienīgi apgalvojot, ka gaisma uzvedas gan kā daļiņa, gan kā vilnis, un to novērošana liek uzvedības iespēju diapazonam sašaurināties līdz vietai, kur viņu uzvedība atkal kļūst paredzama.
Divkāršās spraugas eksperiments ne tikai ļāva radīt fotonu daļiņu viļņu teoriju, bet arī ļāva zinātniekiem apzināties neticamo, neskaidro kvantu mehānikas pasauli, kur nekas nav paredzams, viss ir relatīvs, un novērotājs vairs nav pasīvs subjekts. , bet aktīvs dalībnieks ar iespējām mainīt rezultātu. Noklikšķiniet šeit, lai demonstrētu dubultās spraugas eksperimentu.
Mēs esam uzrakstījuši daudzus rakstus par žurnāla Space divkāršo spraugu eksperimentu. Šeit ir foruma diskusija par mājās gatavotu dubultās spraugas eksperimentu, un šeit ir raksts par viļņu daļiņu dualitāti.
Ja vēlaties iegūt vairāk informācijas par dubultās spraugas eksperimentu, skatiet šos rakstus no Physorg.com un Space.com.
Mēs esam ierakstījuši arī veselu epizodi no astronomijas dalībniekiem, kas stāsta par kvantu mehāniku. Klausieties šeit, 138. epizode: Kvantu mehānika.
