Topeltpilu eksperiment on füüsika ajaloos üks tuntumaid katseid. Esmakordselt 19. sajandi alguse füüsik Thomas Youngi poolt välja pakutud katse on oma ülesehituselt meeldivalt lihtne, ent samas petlikult keeruline ka selles, mida see meile maailmast räägib.
Seotud sisu
- Armastatud, hämmingut tekitav „kortsu ajas” lükkas tagasi 26 kirjastust
Ehkki valgus võib käituda osakestena, kasutas Youngi topeltpilu katset algselt, et näidata, et ka valgus võib käituda nagu laine. Kui vajate katses värskendajat, näete versiooni siit:
Muud topeltpiluga eksperimendi versioonid, milles kasutati elektrone või isegi suuremaid keemilisi molekule, näitasid, et isegi need vähem lühiajalised objektid võivad luua lainekujulisi häirete mustreid.
Alles 20. sajandi alguses jõudsid tollal uuel kvantmehaanika väljal töötavad füüsikud seletuseni, mis kehtib tänapäevani: laineosakeste duaalsus. Teooria väidab, et mõnes mõttes võivad valgus, elektronid ja muud pisiasjad käituda nii laine kui osakesena. Ligi sada aastat on füüsika suurimate nimede - Einsteini, Bohri, Plancki ja teiste - poolt kehtestatud kvantfüüsika juhtnööre selgitatud Youngi ja teiste sarnaste katsete veidrate tulemuste selgitamiseks. Veel taustal püsimine on olnud järjekordne selgitus, kuidas maailm töötab, ning ajakirja Quanta andmetel panevad hiljutised laboratoorsed uuringud mõnd füüsikut mõnevõrra vaatama kvantfüüsika aluseid.
Kaasaegsete kvantfüüsika mõistete kohaselt pole maailm kõige väiksemate skaalade järgi - elektronide, footonite ja kvarkide valdkonnas - ilmne, otsene ja determinantne. Pigem on maailm üks tõenäosustest. Tundub, et elektronid eksisteerivad võimaluste pilves, asustades piirkonda, kuid mitte konkreetset ruumi. Alles siis, kui vaatate, kukub see tõenäosuse aura kokku ja elektron elab kindlas kohas.
Mõne inimese jaoks on selline tõenäosuslik maailma tõlgendus lihtsalt segamatu. Teiste jaoks näib tõenäoline tõlgendus teaduslikust vaatenurgast siiski ebavajalik. Võib olla veel üks viis, kuidas selgitada topeltpilu katses nähtud veidrat käitumist, mis ei piirdu kvantmehaanika tavapärase tõenäosusliku veidrusega, kirjutab Quanta Magazine .
Seda pilootlaine teooriana tuntud mõtteviisi kohaselt võib elektronide asemel olla nii kvaasiosakesteks kui ka kvaasilaineteks eraldatud elektronideks diskreetne osake, mida kannab eraldi laine. Millest see laine koosneb, ei tea keegi. Kuid hiljutised eksperimentaalsed uuringud näitavad, et laboris ilmutavad lainete poolt kantavad osakesed paljusid samu veidraid käitumisi, mis arvati olevat kvantmehaanika ainuõiguslikud (nagu ülaltoodud videost näha).
Probleemiks on see, kui ei suudeta selgitada, mis laine on, kuid nii on ka tänapäevase kvantfüüsika olemuslik juhus.
Pilootlaine teooria eeliseks on see, et kui see välja paistab, võimaldaks see füüsikutel selgitada asju, mis toimuvad isegi väikseima suurusega, samade reeglitega, mis kehtivad suuremate objektide puhul. See ei kehti kvantmehaanika puhul, kus näib, et pisikeste ja suuremate objektide puhul kehtivad erinevad reeglistikud.
Pilootlaine teooria lõi esimest korda tagasi 20. sajandi alguses, kui kvantfüüsika ideesid alles laotati, kuid see ei takerdunud kunagi. Pikka aega oli idee kadunud moes, kuid Quanta Magazine väidab, et uued eksperimendid tähendavad, et pilootlainete teooria on vähemalt mõnes ringis tagasi tulemas.
Video: MIT-i teadlased Daniel Harris ja John Bush näitavad, kuidas saab õli palli käituda nagu elektron.
