Tuplaviiluinen kokeilu on yksi fysiikan historian tunnetuimmista kokeista. Ensimmäisen 1800-luvun alun fyysikon Thomas Youngin ehdottaman kokeilun rakenne on ilahduttavan yksinkertainen, mutta kuitenkin petollisesti monimutkainen siinä, mitä se kertoo meille maailmasta.
Asiaan liittyvä sisältö
- 26 julkaisijaa hylkäsi rakastetun 'rypistymisen ajassa'
Vaikka valo voi käyttäytyä kuin hiukkaset, Youngi käytti alun perin kaksoisviilukoetta osoittaakseen, että valo voi myös käyttäytyä kuin aalto. Jos tarvitset päivitystä kokeilussa, näet version täältä:
Muut kaksoisviilokokeen versiot, joissa käytettiin elektroneja tai jopa suurempia kemiallisia molekyylejä, osoittivat, että jopa nämä vähemmän lyhytaikaiset esineet voivat luoda aaltomaisia häiriökuvioita.
Vasta 1900-luvun alkupuolella fyysikot, jotka työskentelivät uuden kvantimekaniikan kentän parissa, saapuivat selitykseen, joka on edelleen olemassa tänäkin päivänä: aalto-hiukkasten kaksinaisuus. Teorian mukaan valo, elektronit ja muut pienet asiat voivat joissain aisteissa käyttäytyä sekä aallon että hiukkasten tavoin. Lähes sadan vuoden ajan fysiikan suurimpien nimien - Einsteinin, Bohrin, Planckin ja muiden - määrittelemiä kvanttifysiikan periaatteita on käytetty selittämään Youngin ja muiden vastaavien kokeiden omituisia tuloksia. Silti taustalla pysyminen on ollut uusi selitys maailman toiminnasta, ja Quanta Magazine -lehden mukaan viimeaikainen laboratoriotutkimus saa jotkut fyysikot katsomaan toisen kerran kvanttifysiikan perusteita.
Kvanttifysiikan nykyaikaisten käsitysten mukaan pienimmissä mittakaavoissa - elektronien, fotonien ja kvarkkien alueella - maailma ei ole ilmeinen, suora ja deterministinen. Pikemminkin maailma on yksi todennäköisyyksistä. Elektronit näyttävät olevan olemassa mahdollisuuksien pilvessä, asuttaen aluetta, mutta ei erityistä tilaa. Vasta todennäköisyyden aura romahtaa ja elektroni asuu tietyssä paikassa vasta, kun katsot.
Joillekin ihmisille tällainen todennäköisyyden mukainen tulkinta maailmasta on yksinkertaisesti horjuttavaa. Muille tosin todennäköisyyden tulkinta vaikuttaa tarpeettomalta tieteellisestä näkökulmasta. Voi olla toinen tapa selittää kaksoishalkaisukokeessa havaittu outo käyttäytyminen, joka ei siirry kvantimekaniikan tavanomaiseen todennäköisyyden outoon, Quanta Magazine sanoo.
Tällainen ajattelutapa, joka tunnetaan nimellä "pilottiaaltoteoria", menee sen sijaan, että elektronit ja muut asiat ovat sekä kvasihiukkasia että kvasi-aaltoja, mutta elektron on erillinen hiukkanen, jota kuljettaa erillinen aalto. Mistä tämä aalto on tehty, kukaan ei tiedä. Mutta viimeaikainen kokeellinen tutkimus osoittaa, että laboratoriossa aaltojen ympäröimät hiukkaset osoittavat monia samoja outoja käyttäytymismalleja, joiden ajateltiin olevan yksinoikeudella kvantimekaniikan alueelle (kuten yllä olevasta videosta nähdään).
Kyvyttömyys selittää, mikä aalto on, on ongelma, mutta niin on myös modernin kvanttifysiikan luontainen sattumanvaraisuus.
Pilottiaaltoteorian etuna on, että jos se tyhjenee, se antaa fyysikoille mahdollisuuden selittää asiat, jotka tapahtuvat pienimmissäkin koossa, samoilla säännöillä, jotka koskevat suurempia esineitä. Tämä ei pidä paikkaansa kvanttimekaniikassa, jossa erilaiset säännöt näyttävät soveltuvan pienille ja isommille esineille.
Pilotti-aalto-teoria levisi ensimmäistä kertaa 1900-luvun alussa, kun kvantfysiikan ideoita vielä laskettiin, mutta se ei koskaan tarttunut kiinni. Pitkäksi ajatuksena haalistui muodista, mutta Quanta Magazine sanoo, että uudet kokeilut tarkoittavat, että pilottiaaltoteoria on - ainakin joissain piireissä - palannut.
Video: MIT: n tutkijat Daniel Harris ja John Bush osoittavat, kuinka öljypallo voidaan saada käyttäytymään paljon kuin elektroni.
