Корпускулярно - волновой дуализм

Понятие "Корпускулярно - волновой дуализм" - применимо к неким объектам, которые с классической точки зрения нельзя однозначно отнести к корпускуле (частице материи) или к волне, т.е. данный объект одновременно обладает и свойствами корпускулы (частицы), и свойствами волны. Именно на эту двойственность (дуализм) и указывает понятие корпускулярно - волнового дуализма. Таким образом данное понятие как бы пытается связать поведение например света, или электрона, с понятиями классической физики, в частности c понятиями о том что такое волна, и о том что такое частица (корпускула).

С точки зрения классической физики, волны и частицы это различные "объекты". Что на первый взгляд кажется вполне естественным, ведь материальные объекты например, стол, сложно сравнить с радиоволнами, которые мы используем разговаривая по мобильному телефону. Но с развитием квантовой физики, появляются новые и новые теории, способные объяснить поведение "элементарных частиц", которые плохо согласуются с представлениями классической физики. Не случайно, сложилось даже такое понятие как, - "квантовый мир", хотя на самом деле это все тот же мир, в котором находимся и мы, только в других масштабах. В связи с этим появляются так называемые "теории всего", способные связать воедино представления различных разделов физики, так что бы они ни противоречили друг другу.
Для более наглядного представления того, о чем идет речь, приведем знаменитый двух щелевой эксперимент, который проводился неоднократно, в различных странах мира.

В чем суть этого эксперимента?
Для начала возьмем например, пескоструйную машину, которая будет распылять песчинки абсолютно хаотично. Поставим перед такой машиной экран. На нем мы увидим равномерно распыленные песчинки по всему экрану. Теперь если поставим щит с одной прорезью по середине, мы увидим на экране за ним одну полоску из песчинок прошедших через щель нашего щита. Прорежем в нашем щите еще одну щель. На экране мы увидим две полосы из песчинок прошедших через обе щели нашего щита. Теперь опустим нашу экспериментальную установку на половину в воду, и посмотрим как будет вести себя волны в том же эксперименте. Когда в нашем щите только одна щель, волны проходящие через нее, оставляют след на экране с наибольшей интенсивностью ближе к середине экрана. Если мы добавим вторую щель мы увидим на экране интерференционную картину из чередующихся полос наибольшей и наименьшей интенсивности, из-за того что волны накладываются друг на друга. В тех местах, где их фазы совпадают, они складываются, и мы видим полосы наибольшей интенсивности, а там, где фазы волн оказываются противоположными, они нейтрализуют друг друга, и мы видим полосы наименьшей интенсивности. Таким образом когда мы используем в нашем эксперименте с двумя щелями "кусочки материи" (песчинки) мы видим две полосы. А когда мы используем волны, мы видим интерференционную картину.
Теперь уменьшим масштаб нашей установки, и проведем те же эксперименты с электроном. Мы увидим что в случае с двумя щелями, электрон оставит интерференционную картину, как волна. Что противоречит представлению о том что электрон это частица. Можно было бы прийти к выводу что электрон это все таки волна... Однако подобные эксперименты проводились с разными объектами, в том числе и с молекулами состоящими из десятков атомов. Но если признать, что все "элементарные частицы", это на самом деле - волны а не частицы, нам придется признать и то, что все материальные объекты которые окружают нас, да и само тело человека, состоит так же из волн. Но эксперимент на этом не заканчивался. Физики решили "подсмотреть" за электроном, и установили детектор рядом с одной из щелей чтобы понять через какую щель электрон проходит "на самом деле". В результате электрон стал вести себя как частица, точно также как и песчинки, на экране появились две полосы вместо интерференционной картины. Это породило ряд теорий, объясняющих данное явление. Одно из самых простых объяснений которое можно было предложить, - влияние самого детектора на электрон. Но впоследствии был проведен подобный эксперимент, в котором не было непосредственно расположенного детектора. В этом исследовании использовали молекулы фуллерена (состоящие из 70 атомов углерода), а измерение проводилось путем нагрева молекул фуллерена и последующим измерением испускаемой молекулой волны в следствии нагрева. Естественно, чем выше была температура нагрева, тем с большой точностью можно было проследить траекторию молекулы. При определенной температуре, можно было понять через какую (какие) щель прошла молекула. В эксперименте было обнаружено, что в отсутствии нагрева наблюдается интерференционная картина, аналогичная картине от двух щелей в опыте с электронами. Увеличение нагрева приводит сначала к ослаблению интерференционного контраста, а затем, по мере роста мощности нагрева, к полному исчезновению эффектов интерференции. Было получено, что при температурах T < 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы (оставляют интерференционную картину), а при T > 3000K, когда траектории фуллеренов «фиксируются» окружающей средой с необходимой точностью — как классические тела.

Что бы более понятно представить себе двух щелевой эксперимент с электроном, можете просмотреть мультипликационный видеоролик, в нем пренебрегаются некоторые характеристики, но для понимания самой сути эксперимента, ролик является отличным материалом. (ролик взят с сайта smartvideos.ru)