Světlo ... je to částice nebo vlna? Jaká základní mechanika řídí jeho chování? A co je nejdůležitější, mění pouhé jednání pozorování toto chování? Toto je hlavolam kvantových fyziků, který se po mnoho staletí záhadou od té doby, co byla mechanika fotonových vln teoretizována a experiment Double Slit byl poprvé proveden.
Také známý jako Youngův experiment, zahrnoval svazky částic nebo koherentní vlny procházející dvěma úzce rozloženými štěrbinami, jejichž účelem bylo změřit výsledné dopady na obrazovku za nimi. V kvantové mechanice experiment s dvojitou štěrbinou ukázal neoddělitelnost vlnových a částicových vlastností světla a dalších kvantových částic.
Experiment Double Slit poprvé provedl Thomas Young zpět v roce 1803, ačkoli se říká, že Sir Isaac Newton provedl podobný experiment ve své vlastní době. Během původních experimentů Newton zářil světlem na malých vlasech, zatímco Young použil štítek karty se štěrbinou do něj. V poslední době vědci využívali bodový světelný zdroj k osvětlení tenké desky se dvěma paralelními štěrbinami a světlo procházející štěrbinami dopadá na obrazovku za nimi.
S ohledem na klasickou teorii částic by výsledky experimentu měly odpovídat štěrbinám, dopady na obrazovku se objevují ve dvou svislých čarách. To však nebyl tento případ. Výsledky ukázaly za mnoha okolností vzorec rušení, něco, co by se mohlo vyskytnout pouze tehdy, kdyby byly zapojeny vlnové vzorce.
Klasické částice se vzájemně neovlivňují; pouze se srazí. Pokud jsou klasické částice vystřeleny v přímce skrz štěrbinu, všechny zasáhnou obrazovku ve vzoru stejné velikosti a tvaru jako štěrbina. Tam, kde jsou dva otevřené štěrbiny, bude výsledný vzor jednoduše součtem dvou jednostranných vzorů (dvě svislé čáry). Experiment však znovu a znovu dokázal, že koherentní paprsky světla interferují a vytvářejí na obrazovce vzor jasných a tmavých pruhů.
Pásy na obrazovce však byly vždy absorbovány, jako by byly složeny z diskrétních částic (aka. Fotonů). Aby byly věci ještě více matoucí, byla zavedena měřicí zařízení pro pozorování fotonů, když procházely štěrbinami. Když se tak stalo, fotony se objevily ve formě částic a jejich dopady na obrazovku odpovídaly štěrbinám, drobným bodkám velikosti částic rozloženým v přímých svislých čarách.
Umístěním pozorovacího zařízení na místo se vlnová funkce fotonů zhroutila a světlo se chovalo jako klasické částice ještě jednou! To bylo možné vyřešit pouze tvrzením, že světlo se chová jako částice i vlna a že jejich pozorování způsobuje, že se škála behaviorálních možností zužuje do bodu, kdy se jejich chování stane ještě předvídatelnější.
Experiment Double Slit vedl nejen k teorii fotonových vln částicových vln, ale také vedl vědce k neuvěřitelnému, matoucímu světu kvantové mechaniky, kde nic není předvídatelné, vše je relativní a pozorovatel již není pasivním subjektem. , ale aktivní účastník se schopností změnit výsledek. Pro animovanou demonstraci experimentu Double Slit klikněte zde.
Napsali jsme mnoho článků o experimentu Double Slit Experiment for Space Magazine. Zde je diskuse na fóru o domácím experimentu s dvojitými štěrbinami a zde je článek o dualitě vlnových částic.
Pokud byste chtěli získat více informací o experimentu se dvěma štěrbinami, podívejte se na tyto články z Physorg.com a Space.com.
Zaznamenali jsme také celou epizodu obsazení Astronomie Cast o kvantové mechanice. Poslouchejte zde, Epizoda 138: Quantum Mechanics.
