نه فقط نور، بلکه همه چیز، از جمله تو موج هستید!
موضوعی با عنوان دوگانگی موج-ذره، معمولا برای نور استفاده میشود. ولی در مورد هر ماده از جمله تو هم صادق است. فیزیک کوانتوم درک ما را از ماده، تغییر داده است. در سال 1920 دوگانگی موج- ذره توسعه پیدا کرد تا هر شیء مادی را از الکترون ها تا تو در بربگیرد.
آزمایش های پیشرفته، اکنون نشان می دهد چگونه ماکرومولکول های زیستی میتواند هم مانند شیئ و هم مانند موج عمل کند.
در سال 1905, آلبرت اینشتین 26 ساله چیزی بسیار شگفت آور را مطرح کرد. نور میتواند هم مانند موج و هم مانند ذره، عمل کند. این ایده بسیار شگفت آور بود. چگونه چیزی میتواند دو چیز متفاوت باشد؟! یک ذره، ریز است و به فضایی کوچک محدود میشود؛در حالی که موج چیزی است که انتشار می یابد. ذرات به هم برخورد می کنند و انکسار و شکست می یابند و پخش میگردند. آنها یکدیگر را اضافه یا مهار می کنند.
اینها رفتارهایی بسیار متفاوت هستند. مشکل با دوگانگی موج- ذره، این است که زبان، در توصیف هر دو رفتار- که از یک شیء می آید- مشکل پیدا میکند. به علاوه زبان از تجربیات و احساسات ما ساخته میشود؛ از چیزهایی که ما می بنییم و حس میکنیم.
ما مستقمیا فتون ها را نمی بینیم و حس نمی کنیم. ما طبیعت نور را با پژوهش های آزمایشی، بررسی می کنیم و داده ها را از مونیتورها و شمارنده ها و موارد مشابه به دست می آوریم.
رفتار دوگانه ی فتون ها به عنوان یک پاسخ به اینکه چگونه ما آزمون خود را تنظیم کنیم ایجاد میشود.
اگر ما نور را داشته باشم که از شکاف های باریکی رد شود، مانند یک موج، پخش میشود.
اگر نور با الکترون برخورد کند مانند ذره رفتار خواهد کرد بنابراین مطابق روش آزمایش ما، رفتار می کند. سوالی که می پرسیم، طبیعت فیزیکی نور را مشخص میکند!
این یک عنصر جدید را در فیزیک، معرفی می کند: تعامل ناظر با آنچه مشاهده میشود. در تفسیرهای افراطی ما تقریبا می توانیم بگوییم قصد آزمایشگر، طبیعت فیزیکی آنچه را- که مشاهده می شود- تعیین می کند.(نگاه شود مقالات مربوط به آزمون دو شکاف و آزمونجان ویلردر همین کانال.)
این واقعا وجود دارد اما چیزی که میتوانیم با اطمینان بگوییم اینکه نور به سوالی که ما میپرسیم به روش های مختلفی پاسخ می دهد.
نور به یک معنی هم موج است؛ هم ذره است و هم هیچکدام نیست.
این ما را به مدل بور می برود که قبلا در مورد آن، سخن گفتیم. مدل او الکترون هایی را- که به دور هسته ی اتم می چرخند- به مدارهای خاصی مربوط می داند. الکترون فقط میتواند در یکی از این مدارها قرار بگیرد؛ گویا در مسیر قطار، قرار دارد؛ میتواند بین مدارها پرش کند، اما نمی تواند در میان آنها باشد یعنی دقیقا چگونه کار میکند؟
برای بور این سوال مطرح بود.
پاسخ از یک شاهکار قابل توجه به دست آمد که جرقه ای انقلابی در درک ما از جهان بود.
ماهیت موجی توپ بیسبال!
در سال 1924 لوییس دو بروی به شکل عجیبی نشان داد مدارهای پله مانند الکترون در مدل اتمی بور، به راحتی قابل درک است. اگر الکترون متشکل از امواج ایستاده ی اطراف هسته باشد، این امواج بسیار شبیه موجی است که هنگام تکان دادن طنابی- که در انتهای دیگر وصل شده است- میبینیم.
در مورد طناب، الگوی موج ایستاده، به دلیل تداخل سازنده و مخرب بین رفت و آمد امواج در طول طناب، ظاهر میشود. برای الکترون امواج ایستاده به همین دلیل ظاهر میشود اما اکنون، موج الکترونی، مانند اوروبوروس یا مار افسانه ای- که دم خود را میبلعد- روی خود، بسته می شود. وقتی طناب خود را با شدت بیشتری تکان میدهیم الگوی امواج ایستاده، قله های بیشتری را نشان میدهد. یک الکترون در مدارهای بالاتر مربوط به موج ایستاده با قله های بیشتر است.
با حمایت اینشتین، دی بروی جسوارنه مفهوم دوگانگی موج- ذره را از نور به الکترون ها و در نتیجه به هر جسم متحرک مادی گسترش داد.
نه تنها نور بلکه هر نوع ماده، با امواج، همراه است. دی بروی فرمولی به نام طول موج دی بروی را برای محاسبه ی طول موج هر ماده با جرم m- که با سرعت v حرکت میکند- ارائه کرد. او طول موج را با جرم و سرعت حرکت و در نتیجه تکانه و بر اساس فرمول مرتبط کرد.
به عنوان نمونه بر اساس این فرمول، یک توپ بیسبال- که با سرعت 70 کیلومتر در ساعت حرکت میکند- طول موجی در حدود 22 میلیونیم تریلیونیم تریلیونیم سانتیمتر یا 22 ضربدر ده به توان منفی 32 سانتیمتر خواهد داشت.
مشخص است موجی در آنجا وجود ندارد و ما فقط توپ بیسبال را به عنوان یک جسم جامد، به عنوان موج تصور کرده ایم.
برعکس الکترون که در یک دهم سرعت نور حرکت میکند، طول موجی در حدود نصف اندازه ی اتم هیدروژن دارد (دقیقتر نصف اندازه ی فاصله با بیشترین احتمال بین هسته ی یک اتم و یک الکترون در پائینترین وضعیت انرژی.)
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031