Ի՞նչ է ալիք-մասնիկ երկակիությունը: Դա ֆոտոնների և այլ ենթաատոմային մասնիկների հատկանիշն է, որոնք որոշ պայմաններում իրենց ալիքների պես են պահում, իսկ մյուսներում՝ մասնիկների նման:
Նյութի և լույսի ալիք-մասնիկ երկակիությունը քվանտային մեխանիկայի կարևոր մասն է, քանի որ այն լավագույնս ցույց է տալիս այն փաստը, որ այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են «ալիքները» և «մասնիկները», որոնք լավ են գործում դասական մեխանիկայի մեջ, բավարար չեն որոշ քվանտային օբյեկտների վարքագծի բացատրություններ։
Լույսի երկակի բնույթը ֆիզիկայում ճանաչում գտավ 1905 թվականից հետո, երբ Ալբերտ Էյնշտեյնը նկարագրեց լույսի վարքը՝ օգտագործելով ֆոտոնները, որոնք նկարագրվում էին որպես մասնիկներ։ Այնուհետև Էյնշտեյնը հրապարակեց ոչ այնքան հայտնի հարաբերականության հատուկ տեսությունը, որը նկարագրում էր լույսը որպես ալիքային վարք:
Երկակի վարք դրսևորող մասնիկներ
Ամենալավը՝ ալիք-մասնիկ երկակիության սկզբունքընկատվում է ֆոտոնների վարքագծում։ Սրանք ամենաթեթև և ամենափոքր առարկաներն են, որոնք դրսևորում են երկակի վարքագիծ: Ավելի մեծ օբյեկտների մեջ, ինչպիսիք են տարրական մասնիկները, ատոմները և նույնիսկ մոլեկուլները, կարող են դիտվել նաև ալիք-մասնիկ երկակիության տարրեր, բայց ավելի մեծ առարկաներն իրենց պահում են չափազանց կարճ ալիքների նման, ուստի դրանք շատ դժվար է դիտարկել: Սովորաբար, դասական մեխանիկայի մեջ օգտագործվող հասկացությունները բավարար են ավելի մեծ կամ մակրոսկոպիկ մասնիկների վարքը նկարագրելու համար:
Ավկայություն ալիք-մասնիկ երկակիության մասին
Մարդիկ երկար դարեր և նույնիսկ հազարամյակներ մտածել են լույսի և նյութի էության մասին: Մինչև համեմատաբար վերջերս ֆիզիկոսները կարծում էին, որ լույսի և նյութի բնութագրերը պետք է միանշանակ լինեն. լույսը կարող է լինել կամ մասնիկների հոսք, կամ ալիք, ինչպես նյութը, որը կամ բաղկացած է առանձին մասնիկներից, որոնք լիովին ենթարկվում են Նյուտոնի մեխանիկայի օրենքներին, կամ լինել շարունակական, անբաժանելի միջավայր.
Սկզբում, նոր ժամանակներում, տարածված էր լույսի՝ որպես առանձին մասնիկների հոսքի, այսինքն՝ կորպուսկուլյար տեսությունը վարքի մասին տեսությունը։ Ինքը՝ Նյուտոնը, հավատարիմ մնաց դրան։ Այնուամենայնիվ, ավելի ուշ ֆիզիկոսներ, ինչպիսիք են Հյուգենսը, Ֆրենելը և Մաքսվելը, եզրակացրեցին, որ լույսը ալիք է: Նրանք բացատրեցին լույսի վարքագիծը էլեկտրամագնիսական դաշտի տատանումներով, և լույսի և նյութի փոխազդեցությունն այս դեպքում ընկավ դաշտի դասական տեսության բացատրության տակ։
Սակայն քսաներորդ դարի սկզբին ֆիզիկոսները բախվեցին այն փաստի հետ, որ ոչ առաջին, ոչ էլ երկրորդ բացատրությունը չէր կարող.ամբողջությամբ ծածկում է լույսի վարքի տարածքը տարբեր պայմաններում և փոխազդեցությունների ներքո:
Այդ ժամանակից ի վեր բազմաթիվ փորձեր ապացուցել են որոշ մասնիկների վարքագծի երկակիությունը: Այնուամենայնիվ, քվանտային օբյեկտների հատկությունների ալիք-մասնիկ երկակիության հայտնվելն ու ընդունման վրա հատկապես ազդել են առաջին, ամենավաղ փորձերը, որոնք վերջ դրեցին լույսի վարքագծի բնույթի մասին բանավեճին::
Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ. լույսը կազմված է մասնիկներից
Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը, որը նաև կոչվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, լույսի (կամ ցանկացած այլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման) փոխազդեցության գործընթացն է նյութի հետ, որի արդյունքում լույսի մասնիկների էներգիան փոխանցվում է նյութի մասնիկներին։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ուսումնասիրության ընթացքում ֆոտոէլեկտրոնների վարքագիծը հնարավոր չէր բացատրել դասական էլեկտրամագնիսական տեսությամբ։
Հայնրիխ Հերցը դեռ 1887 թվականին նշել է, որ էլեկտրոդների վրա ուլտրամանուշակագույն լույսը մեծացնում է էլեկտրական կայծեր ստեղծելու նրանց կարողությունը: 1905 թվականին Էյնշտեյնը լուսաէլեկտրական էֆեկտը բացատրեց նրանով, որ լույսը ներծծվում և արտանետվում է որոշակի քվանտային մասերի կողմից, որոնք նա սկզբում անվանեց լույսի քվանտա, այնուհետև անվանեց դրանք ֆոտոններ։
1921 թվականին Ռոբերտ Միլիկենի փորձը հաստատեց Էյնշտեյնի դատողությունը և հանգեցրեց նրան, որ վերջինս Նոբելյան մրցանակ ստացավ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հայտնաբերման համար, իսկ ինքը՝ Միլիկանը 1923 թվականին ստացավ Նոբելյան մրցանակ՝ տարրական մասնիկների վերաբերյալ իր աշխատանքի համար։ և ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ուսումնասիրությունը։
Դևիսսոն-Ջերմերի փորձ. լույսը ալիք է
Դևիսոնի փորձը - հաստատեց Գերմերըդե Բրոլիի վարկածը լույսի ալիք-մասնիկ երկակիության մասին և հիմք հանդիսացավ քվանտային մեխանիկայի օրենքների ձևակերպման համար։
Երկու ֆիզիկոսներն էլ ուսումնասիրել են նիկելի միաբյուրեղից էլեկտրոնների արտացոլումը: Սարքը, որը գտնվում էր վակուումում, բաղկացած էր նիկելային միաբյուրեղից՝ որոշակի անկյան տակ: Մոնոխրոմային էլեկտրոնների ճառագայթն ուղղված էր կտրված հարթությանը ուղղակիորեն ուղղահայաց:
Փորձերը ցույց են տվել, որ անդրադարձման արդյունքում էլեկտրոնները ցրվում են շատ ընտրողաբար, այսինքն՝ բոլոր անդրադարձված ճառագայթներում, անկախ արագություններից և անկյուններից, դիտվում են ինտենսիվության առավելագույն և նվազագույն չափերը։ Այսպիսով, Դևիսսոնը և Գերմերը փորձնականորեն հաստատեցին մասնիկների մեջ ալիքային հատկությունների առկայությունը։
1948 թվականին սովետական ֆիզիկոս Վ. Ա. Ֆաբրիկանտը փորձնականորեն հաստատեց, որ ալիքային ֆունկցիաները բնորոշ են ոչ միայն էլեկտրոնների հոսքին, այլև յուրաքանչյուր էլեկտրոնի առանձին։
Յունգի փորձը երկու ճեղքով
Թոմաս Յանգի երկու ճեղքերով գործնական փորձը ցույց է տալիս, որ թե՛ լույսը, թե՛ նյութը կարող են դրսևորել և՛ ալիքների, և՛ մասնիկների բնութագրերը:
Յունգի փորձը գործնականում ցույց է տալիս ալիք-մասնիկ երկակիության բնույթը, չնայած այն հանգամանքին, որ այն առաջին անգամ իրականացվել է 19-րդ դարի սկզբին, նույնիսկ մինչև դուալիզմի տեսության հայտնվելը։։
Փորձի էությունը հետևյալն է՝ լույսի աղբյուրը (օրինակ՝ լազերային ճառագայթը) ուղղված է դեպի ափսե, որտեղ երկու զուգահեռ անցքեր են արված։ Ճեղքերով անցնող լույսը արտացոլվում է ափսեի հետևում գտնվող էկրանին:
Լույսի ալիքային բնույթը հանգեցնում է լույսի ալիքների, որոնք անցնում են ճեղքերով դեպիխառնել՝ էկրանին առաջացնելով թեթև և մուգ շերտեր, ինչը չէր լինի, եթե լույսն իրեն զուտ մասնիկների նման պահեր: Այնուամենայնիվ, էկրանը կլանում և արտացոլում է լույսը, իսկ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը լույսի կորպուսային բնույթի ապացույցն է։
Ի՞նչ է նյութի ալիք-մասնիկ երկակիությունը:
Հարցը, թե արդյոք նյութը կարող է վարվել նույն երկակիությամբ, ինչ լույսը, դը Բրոյլին վերցրեց: Նա ունի համարձակ վարկած, ըստ որի՝ որոշակի պայմաններում և կախված փորձից, ոչ միայն ֆոտոնները, այլև էլեկտրոնները կարող են ցույց տալ ալիք-մասնիկ երկակիություն։ Բրոգլին ոչ միայն լույսի ֆոտոնների, այլև մակրոմասնիկների հավանական ալիքների մասին իր գաղափարը զարգացրեց 1924 թվականին։
Երբ հիպոթեզն ապացուցվեց Դևիսոն-Գերմերի փորձի միջոցով և կրկնելով Յանգի կրկնակի ճեղքվածքով փորձը (էլեկտրոններով՝ ֆոտոնների փոխարեն), դը Բրոյլին ստացավ Նոբելյան մրցանակ (1929):
Պարզվում է, որ նյութը նույնպես կարող է իրեն դասական ալիքի նման պահել ճիշտ հանգամանքներում: Իհարկե, մեծ առարկաները ստեղծում են այնքան կարճ ալիքներ, որ անիմաստ է դրանք դիտարկել, բայց ավելի փոքր առարկաները, ինչպիսիք են ատոմները կամ նույնիսկ մոլեկուլները, ցույց են տալիս նկատելի ալիքի երկարություն, ինչը շատ կարևոր է քվանտային մեխանիկայի համար, որը գործնականում կառուցված է ալիքային ֆունկցիաների վրա։
Ալիք-մասնիկ երկակիության նշանակությունը
Ալիք-մասնիկ երկակիության հայեցակարգի հիմնական իմաստն այն է, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման և նյութի վարքագիծը կարելի է նկարագրել դիֆերենցիալ հավասարման միջոցով,որը ներկայացնում է ալիքի ֆունկցիան: Սովորաբար սա Շրյոդինգերի հավասարումն է։ Իրականությունը ալիքային ֆունկցիաների միջոցով նկարագրելու ունակությունը գտնվում է քվանտային մեխանիկայի հիմքում:
Այն հարցի ամենատարածված պատասխանն է, թե որն է ալիք-մասնիկ երկակիությունը, այն է, որ ալիքի ֆունկցիան ներկայացնում է որոշակի վայրում որոշակի մասնիկ գտնելու հավանականությունը: Այլ կերպ ասած, կանխատեսված վայրում մասնիկի հայտնվելու հավանականությունը այն դարձնում է ալիք, բայց նրա ֆիզիկական տեսքը և ձևը ոչ:
Ի՞նչ է ալիք-մասնիկ երկակիությունը:
Մինչ մաթեմատիկան, թեև չափազանց բարդ ձևով, ճշգրիտ կանխատեսումներ է անում՝ հիմնված դիֆերենցիալ հավասարումների վրա, այս հավասարումների իմաստը քվանտային ֆիզիկայի համար շատ ավելի դժվար է հասկանալ և բացատրել: Փորձը բացատրել, թե ինչ է իրենից ներկայացնում ալիք-մասնիկ երկակիությունը, դեռևս գտնվում է քվանտային ֆիզիկայի բանավեճի կենտրոնում:
Ալիք-մասնիկ երկակիության գործնական նշանակությունը կայանում է նաև նրանում, որ ցանկացած ֆիզիկոս պետք է սովորի ընկալել իրականությունը շատ հետաքրքիր ձևով, երբ գրեթե ցանկացած առարկայի մասին սովորական ձևով մտածելն այլևս բավարար չէ համարժեք ընկալման համար։ իրականության.
