Это волна или частица? И то, и другое.
Свет ведет себя как частицы и волны одновременно, и ученые смогли наблюдать эту двойственность в действии при помощи высокоточного и сверхбыстрого электронного микроскопа. Природа волн проявляется в волнистой верхней части, а поведение частиц показано ниже, в контурах, показывающих квантование энергии. Свет ведет себя как частицы, так и волны одновременно, и ученые смогли проанализировать эту двойственность в действии с помощью сверхбыстрого и чувствительного и электронного микроскопа.
Это волна или частица? Похоже, это очень простой вопрос. Волны, как и частицы, очень разные явления в нашей вселенной. И у нас есть разные способы математики, чтобы точно описать каждый из них. Итак, если мы хотим описать всю Вселенную в целом, это достаточно удобная схема классификации, за исключением тех случаев, когда картина несколько иная. И это применима в одном из самых важных аспектов нашей вселенной: субатомном мире. Когда дело доходит до таких вещей, как фотоны и электроны, ответ на вопрос "Ведут ли они себя как волны или частицы?" - ... да. Похоже на то: антиматерия - это и частица, и волна. Новый эксперимент подтверждает это в полной мере.
Два мира
1.На первый взгляд (и даже на более глубокие взгляды) волны и частицы очень разные. Первое лучшее, что можно сказать, это частица. Это маленький, одиночный, конечный объект. Ты можешь держать частицу в своей руке. Ты можешь бросить частицу в кого-то другого и наблюдать, как она отскакивает от них. Он единичный и локализован. Мы можем указать на частицу и сказать: "Смотри, частица прямо здесь, именно в том месте, куда я указываю». Частицы имеют импульс и позиции. Частицы будут двигаться по прямым линиям, пока что-то не изменит их направление и импульс. Частицы могут отскакивать от других частиц, и они могут менять траектории. Они похожи на пули или разлетающиеся бильярдные шары. Они не буквально маленькие, субатомные частицы, но они действуют как частицы, когда попадают в другие объекты... Многие физические взаимодействия частиц света можно описать просто как отскакивающие друг от друга.
2. С другой стороны, волны почти полностью отличаются друг от друга. Они не локализованы. Если необходимо показать, где находиться волна, нужно двигать руками, неясно жестикулируя, говоря: "Всё там". Мы не можем держать волну в руке. Волна проходит мимо, вокруг или даже сквозь вашу руку. Волны - это колебания, что означает, что они покачиваются. Они транспортируют энергию из одного места в другое. Волны не отскакивают друг от друга, а вместо этого мешают друг другу. Иногда, когда волны собираются вместе, гребень встречается с гребнями, и вы получаете двойные волны. Это называется "конструктивное вмешательство". Но иногда волны компенсируют друг друга, и вы ничего не получаете - взаимодействие, известное как "разрушительное вмешательство". Волны могут поворачивать углы, а когда они проходят сквозь узкие отверстия, они могут раздуваться или фракционироваться. В нашей вселенной существует множество типов волн, таких как океанские волны и волны на Слинки.
И волны, и частицы описываются очень разными наборами математических уравнений. Итак, если есть необходимость описать что-то научно, сначала мы должны решить, волна это или частица, и только потом использовать правильные математические инструменты, чтобы сделать качественный прогноз о том, как она будет себя вести и действовать. И вот уже на протяжении пары сотен лет — это направление мышления и анализа было приемлемым подходом к решению всех проблем физики в мире.
Свет - это волна... и частица...
Проблемы с этим подходом начались с самого света. В начале 1800-х годов английский ученый Томас Янг проводил со светом некоторые опыты, сияя лучами через два узких отверстия на экране за ними. Он обнаружил классическую интерференционную картину с полосами различной интенсивности на экране. Именно так бы поступали водные волны при прохождении через два узких канала. Некоторые из световых волн складывались вместе, а некоторые компенсировались, оставляя полосатый рисунок на заднем экране. Это довольно убедительное доказательство того, что свет действует как волна, потому что это именно то, что делают волны.
Эта идея была поддержана несколькими десятилетиями позже, когда шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл выяснил, что электричество и магнетизм на самом деле являются двумя сторонами.
Знание квантовой природы частичек светового потока позволяет ученым более глубоко понять физические свойства света. Эти знания широко используются для решения практических задач.