На први поглед појам дуалности таласних честица заиста је чудан. Вероватно сте већ научили о таласима и знате да су поремећај у медијуму, а вероватно сте сазнали и о честицама, које су дискретни физички објекти. Дакле, идеја да неке ствари имају обе особине може изгледати не само чудно, већ и физички немогуће.
Овај чланак ће вас упознати са идејом дуалности талас-честица и дати преглед како се појава појавила и како се у многим случајевима испоставило као изврстан опис стварности, посебно у царству кванта стање.
Таласи и својства налик таласима
Почнимо са прегледом шта представља талас. Талас се дефинише као поремећај у медијуму који се шири са једног места на друго, преносећи енергију у процесу, али не и преносећи масу.
У средини кроз коју се талас креће, поједини молекули једноставно осцилирају на месту. Добар пример за то је гужва на стадиону која прави „талас“. Сваки појединац једноставно устане и седне, осцилирајући у месту, док сам талас путује око целог стадиона.
Таласна својства укључују таласну дужину (растојање између вршних таласа), фреквенцију (број таласних циклуса по друго), период (време потребно за један комплетан таласни циклус и брзину (колико брзо поремећај путује).
Својства честица и природа честица
Честице су различити физички објекти. Имају добро дефинисан положај у свемиру, а када се премештају са једне локације на другу, не само да преносе енергију, већ и сопствену масу.
За разлику од таласа, њима није потребан медијум кроз који ће се кретати. Такође нема смисла описивати их са таласном дужином, фреквенцијом и периодом. Уместо тога, обично се описују њиховом масом, положајем и брзином.
Двојност таласних честица и електромагнетно зрачење
Када феномен светлости научници се нису сложили око тога да ли је то талас или честица. Корпускуларни опис светлости Исака Њутна тврдио је да је она деловала као честица и развијао је идеје то је објаснило рефлексију и рефракцију у овом оквиру, мада се чинило да неке од његових метода нису радити.
Цхристиаан Хуигенс се није сложио са Невтоном и користио је теорију таласа за описивање светлости. Успео је да објасни одраз и преламање третирајући светлост као талас.
Познати експеримент двоструког прореза Томаса Иоунга, који је демонстрирао обрасце сметњи у црвеној светлости повезан са таласним понашањем, такође је подржао теорију таласа.
Чинило се да се расправа о томе да ли је светлост честица или талас решила када је на сцену изашао Џејмс Клерк Максвел и описао светлост као електромагнетни талас преко својих Максвелових једначина.
Али убрзо је постало очигледно да таласна природа светлости не узима у обзир све посматране појаве. Фотоелектрични ефекат, на пример, могао би се објаснити само ако се светлост третира као честица - делује као појединачни фотон или светлосни квант. Ову идеју изнео је Алберт Ајнштајн, који је за њу добио Нобелову награду.
Тако се родио појам дуалности талас-честица. Светлост би се могла истински објаснити само ако би се у неким ситуацијама третирала као талас, а у другима као честица.
Двојност и материја таласних честица
Ево где ствари постају још чудније. Не само да светло приказује ову дуалност, већ се испоставило и да је ствар у питању. Ово је открио Лоуис де Броглие.
Ова двојност се уопште не може видети на макроскопској скали, већ када је реч о раду са основним чини се да понекад делују као честице, а други пут као таласи, чија је таласна дужина једнака удружени таласна дужина де Броглие.
Овај појам је довео до развоја квантне механике, која описује честице са таласним функцијама, што се онда може разумети у терминима Сцхродингерове једначине.
