Удивительный мир квантовой физики. Двойственность частиц.

Из чего состоит материя?
Этот вопрос задавали себе многие и многие великие философы и ученые. Вопрос не в том, из чего сделана эта табуретка, вопрос в том, есть ли фундаментальные строительные блоки? Благодаря эксперименту Резерфорда, мы уже знаем, что материал состоит из атомов и частиц.
Удивительно, как в мире так много сложных объектов, и в то же время принципиально они всего лишь куча частиц, которые подчиняются тем же законам физики. Да и сами физики - это тоже куча частиц пытающихся понять самих себя!

Мы можем рассматривать атомы как крошечные, крошечные шарики, очень крошечные. Размер атома составляет около 0,1 нанометра, или 0,0000000001 метров. Мы все знакомы с тем, как ведут себя частицы: если мы швырнем мяч в сплошную стену, он отскочит назад. Если мы швырнем мяч в дверной проем, мяч пролетит его насквозь....Но все меняется если это волна...
Характерное поведение волн состоит в том, что они дифрагируют проходя через щель.

При воздействии морской волны на волнорез мы наблюдаем дифракцию.
При воздействии морской волны на волнорез мы наблюдаем дифракцию.

Дифракция - это когда плоская волна проходит через щель и выходит круговой. Это очень отличается от поведения частицы: как мы говорили ранее, мяч брошенный в дверной проем - пролетит его насквозь, никаких дифракций с ним происходить не будет.

Другой повседневный пример волны - видимый свет. Более конкретно: видимый свет представляет собой электромагнитную волну, которая распространяется через пустое пространство со скоростью света составляющей около 300 000 000 метров в секунду. Другие примеры электромагнитных волн включают микроволны, УФ, рентген и т.д. Электромагнитные волны в том числе проявляют волнообразное поведение и такое как дифракция.
Особенно любопытным является поведение когда волна проходит через двойную щель.
Волны, проходящие через одну щель, мешают тем, которые проходит через другую щель, что приводит к интерференционной картине, как показано на рисунке ниже.

Погодите ка минуту. Итак, свет - это волна или частица?
На самом деле, и то и другое!. Нынешнее понимание состоит в том, что свет - это и волна и частица. В некоторых условиях он ведет себя как волна, в других - как частица.
Это и есть двойственность частиц.
В квантовой физике есть много других интересных идей, которые противоречат нашей естественной интуиции. Постараемся их рассмотреть в дальнейшем.