L'esperienza della doppia fenditura di Jung

L'inizio effettivo dei principi della scienza moderna posato Isaac Newton formulazione delle leggi fondamentali della meccanica classica alla fine del XVII secolo. Le regolarità da lui derivate spiegavano così facilmente i fenomeni della natura esistenti intorno all'uomo: la forza di gravità, rotazione dei corpi celesti e così via - che in realtà ha dato inizio alla teoria conoscenza scientifica in fisica. Nei successivi duecento anni, la meccanica newtoniana classica si sviluppò, conquistando i fenomeni sempre più complessi del nostro mondo. Alla fine del 19 ° secolo, gli scienziati ritenevano che i problemi della fisica come scienza fossero praticamente esauriti. Si presumeva che lei fosse in grado di spiegare letteralmente tutto, e solo pochi compiti minori rimanevano nel suo campo.

Il principio del determinismo di Laplace

Come potete vedere, il successo della meccanica newtoniana ha dato un contributo significativo alla visione ottimistica delle capacità umane nella conoscenza e influenza sulla natura. La quintessenza di un tale ottimismo riguardo alla conoscenza del mondo circostante era il concetto di determinismo dello scienziato Pierre Simon Laplace. Ha espresso il parere molto presto gli scienziati impareranno non solo a scoprire lo stato specifico dei fenomeni fisici, ma sulla base di ciò e a prevedere i fenomeni futuri. Quindi, ad esempio, eseguendo una pietra, non possiamo sempre indovinare esattamente dove atterrerà. Ma calcolando la sua massa, la quantità di moto che ha dato e la direzione del movimento, possiamo calcolare chiaramente dove cade a terra. Approssimativamente lo stesso (anche se non sempre reale a causa di molti fattori) la possibilità di calcolare lo stato corrente di qualsiasi sostanza e fenomeno, e quindi la previsione del suo destino in futuro, è stata disegnata allo stesso modo nella rappresentazione di Laplace e di molti altri scienziati.

La nascita della teoria della relatività e della meccanica quantistica di Einstein

La dolorosa distruzione di queste idee fu la scoperta, all'inizio del XX secolo, delle straordinarie proprietà del mondo delle particelle subatomiche, inclusa l'esperienza di Jung. Il primo colpo alla verità apparentemente infrangibile delle leggi di Newton era il calcolo di la velocità della luce che non si adattava alla meccanica classica, a causa della quale le leggi di quest'ultimo dovevano essere corrette. Albert Einstein riuscì a farlo nel 1905. Parallelamente alla nascita della teoria della relatività di Einstein, che rivelò la connessione tra spazio e tempo e fu di nuovo in grado di spiegare coerentemente la natura su un'enorme scala dell'universo, nacque un'altra scienza: la meccanica quantistica. E qui fu presto scoperto che le particelle subatomiche vivono secondo leggi completamente uniche che né Newton né Einstein potevano spiegare. Negli anni venti, prefigurava anche maggiori difficoltà rispetto a quelle affrontate in precedenza dai fisici.

Werner Heisenberg e il suo principio di indeterminazione

Lo scienziato tedesco Werner Heisenberg fu il primo a rendersi conto che il determinismo di Laplace non è applicabile a questo mondo microscopico. Il fatto è che, conducendo ricerche nel nostro macrocosmo, influenziamo in qualche modo gli elementi studiati. Ma qualsiasi osservazione del mondo quantistico introduce una perturbazione nel suo comportamento. Per guardare lì, dobbiamo "gettare" fotoni di dimensioni paragonabili con protoni, neutroni, elettroni e quindi influenzarli in modo significativo, mettendo fine a qualsiasi esperimento. Secondo i calcoli teorici di Heisenberg, potremmo calcolare esattamente la posizione di una particella nello spazio o la sua velocità, ma mai l'una e l'altra contemporaneamente.

L'esperienza della doppia fenditura di Jung

Lo scienziato inglese Thomas Jung, tra il XVIII e il XIX secolo, mise in piedi un esperimento che scoprì il fenomeno della fisica interferenza della luce In quel momento, c'era un dibattito tra gli scienziati su ciò che costituisce la luce: le particelle corpuscolari o un'onda. L'esperienza di Jung era la seguente. Lasciò passare la luce sullo schermo attraverso il piatto, nel quale venivano tagliate due fessure. Se la luce fosse costituita dalle particelle più piccole, solo due strisce di luce si rifletterebbero sullo schermo, le particelle passerebbero chiaramente attraverso due slot. Ma l'esperienza di Jung ha mostrato che la luce lascia un modello di interferenza sullo schermo. Ciò è dovuto alla sua natura ondulatoria. L'onda, scontrandosi con una piastra di barriera, si spezza in due, avendo già superato. Ma più avanti sulla strada verso lo schermo, l'ampiezza dell'onda di uno si scontra con l'altra, si estinguono reciprocamente, creando una minore e maggiore concentrazione di luce in luoghi diversi. Quindi l'esperimento è stato una prova diretta della natura ondulatoria della luce. Ma con ulteriori scoperte, sono sorte nuove domande. Max Planck è stato in grado di dimostrare che l'onda luminosa consiste ancora di parti discrete - i fotoni. Quindi perché non si comportano come particelle? Già nel 20 ° secolo, i fisici ripetevano ripetutamente l'esperienza di Jung, assicurandosi che la luce si comportasse come un'onda. È stato suggerito che contemporaneamente i fotoni rilasciati dai fasci sembravano combatterli l'un l'altro, creando così un'immagine da numerose band. Anche le particelle ovvie si sono comportate - gli elettroni, che, secondo tutte le nozioni dei fisici, avrebbero certamente avuto proprietà corpuscolari. Per chiarire la domanda, è stato fatto un esperimento in cui gli elettroni sono stati rilasciati solo uno alla volta. Sembrerebbe uno L'elettrone deve chiaramente attraversare uno dei fori e lasciare un segno sullo schermo in uno dei due punti. Paradossalmente, l'interferenza ripetuta. Ma il fatto veramente sorprendente è che tutti i tentativi di stabilire dispositivi supersensibili e rilevare la traiettoria di movimento di ciascun elettrone hanno portato al fatto che ha iniziato a comportarsi come una particella. L'interferenza è scomparsa. E questo non è dovuto a deboli possibilità tecniche, ma letteralmente a causa dell'incertezza della natura stessa. Una particella semplicemente non è in un posto particolare. La traiettoria del suo movimento può essere definita solo come una probabilità. Cioè, può letteralmente essere in diversi posti allo stesso tempo e passare attraverso tutte le possibili traiettorie (una particella passa letteralmente attraverso una e attraverso un'altra fenditura). Questa straordinaria proprietà è stata chiamata la nonlocalità degli elementi subatomici e ha dimostrato la loro natura a doppia onda-particella.