Δευτέρα 3 Οκτωβρίου 2011

Ένα λεπτό Φυσικής : Πώς μπορεί ένα σωματίδιο να είναι ταυτόχρονα και κύμα;

Ένα απολαυστικό βίντεο για την κβαντομηχανική  από το New Scientist.


 και λίγη περισσότερη θεωρία...

Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός είναι το κυριότερο χαρακτηριστικό της κβαντικής θεωρίας, και μία ειδοποιός διαφορά της σε σχέση με την κλασική θεώρηση της φύσης. Συνίσταται στο γεγονός ότι οι θεμελιώδεις οντότητες της φύσης παρουσιάζουν και κυματική και σωματιδιακή συμπεριφορά.
Η αρχή του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού της ύλης: Όλα τα φυσικά σωματίδια έχουν και κυματική συμπεριφορά παράλληλα με τη σωματιδιακή. Είναι σωματίδια και κύματα ταυτόχρονα. Οι σχέσεις που συνδέουν τα σωματιδιακά χαρακτηριστικά E και p με τα κυματικά f και λ είναι οι:

f=E/h, λ=h/p
είναι δηλαδή οι ίδιες με εκείνες που ισχύουν για το φως αλλά λυμένες ως προς f και λ, αφού είναι τώρα η παράγωγη ιδιότητα[1].
Τα σωματίδια (ηλεκτρόνιο, πρωτόνιο, νετρόνιο κ.α.) στην κλασσική φυσική θεωρούνται ως "τμήματα ύλης", παρόμοια με τα μακροσκοπικά αντικείμενα (κάτι σαν την μπάλα του γκολφ αλλά πολύ μικρότερων διαστάσεων).Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι ότι είναι εντοπισμένα στο χώρο, δηλαδή μπορούμε με κάποια ακρίβεια να περιγράψουμε τις συντεταγμένες τους με 3 αριθμούς (στον τρισδιάστατο χώρο). Από την άλλη μεριά, το "κύμα" είναι μία διαταραχή ενός ελαστικού μέσου, ή ενός πεδίου, που διαδίδεται με κάποια ταχύτητα. Το πεδίο "απλώνεται" στο χώρο και για να το περιγράψουμε απαιτείται ένα ορισμένο πλήθος αριθμών (βαθμοί ελευθερίας) για κάθε σημείο του χώρου. Οι δύο εικόνες, αν κριθούν με βάση τις αισθήσεις μας, είναι τελείως ασύμβατες: το κύμα και το κομμάτι ύλης που λέμε σωματίδιο φαίνονται διαφορετικά πράγματα.
Η φύση όμως δεν ακολουθεί πάντα αυτό που σε μάς "φαίνεται" φυσιολογικό. Αρχικά αποδείχθηκε ότι το φως έχει και τις δύο ιδιότητες: είναι κύμα, αλλά και σωματίδιο (φωτόνιο, Πλανκ: 1900). Αργότερα με μία τολμηρή υπόθεση ο Ντε Μπρολί απέδωσε κυματικές ιδιότητες στο ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα του υδρογόνου, με μήκος κύματος αντιστρόφως ανάλογο της ενέργειάς του.
Η ανάκριση της φύσης (πείραμα) έχει αποδείξει άπειρες φορές έκτοτε ότι αυτή η θεώρηση είναι σωστή. Τα σωματίδια έχουν και κυματικές ιδιότητες (παρουσιάζουν κυματική συμπεριφορά, για παράδειγμα συμβολή και περίθλαση) και τα κύματα έχουν και σωματιδιακές (συμπεριφέρονται σαν ρεύμα σωματιδίων, ιδίως κατά την εκπομπή και την απορρόφησή τους). Σε κάποια φαινόμενα εκδηλώνεται η κυματική φύση ενός σωματιδίου, ενώ σε κάποια άλλα εκδηλώνεται η σωματιδιακή του φύση. Η διαφορά με την κλασική θεώρηση του κύματος, στην περίπτωση που ένα σωματίδιο εκδηλώνει την κυματική του φύση, είναι ότι δεν πρόκειται για υλικό κύμα αλλά για κύμα πιθανότητας.
Οι δύο φύσεις αυτές είναι συμπληρωματικές. Η μία δεν αναιρεί την άλλη.


Πηγή θεωρίας : Wikipedia

5 σχόλια:

  1. Τι ωραίο blog…
    Πολύ θα ήθελα να ήμουν μαθητής και να σε διαβάζω. Σαν παιχνίδι μου φαίνεται η φυσική έτσι.
    Πολύ όμορφα περιέγραψες τη φύση του φωτόνιου. Όμως η φράση σου «δεν πρόκειται για υλικό κύμα αλλά για κύμα πιθανότητας» σε μένα τον διαλεκτικό υλιστή ξενίζει, θεωρώντας το σωματίδιο ταυτόσημο με το κύμα, αφού και το τελευταίο είναι υλική οντότητα και όχι πνεύμα!
    Φυσικά δεν σου το χρεώνω σαν λάθος, αφού αντιλαμβάνομαι τι θέλεις να πεις. Μένω απλά στην διατύπωση.
    Ανατρέχοντας στις αναρτήσεις 84 και 85 (βλέπε Περιεχόμενα στο blog μου) θα αντιληφθείς τι εννοώ!
    Και πάλι, συγχαρητήρια για τη δουλειά σου!

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Ευχαριστώ πολύ για τα καλά λογια.
    Σχετικά με τα φωτόνια νομίζω είναι θέμα οπτικής γωνιας. Μιλάω απο την πλευρά της φυσικής πάντα αλλά εχει ενδιαφέρον και καθε άλλη οπτική γωνία. Να εισαι καλά.

    υγ. το κειμενο του Μπιστάκη ειναι οπως παντα εξαιρετικό

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  3. Όχι, το κείμενο, δεν είναι του Μπιτσάκη, δικό μου είναι. Απλά ο Μπιτσάκης ήταν το βοήθημά μου γι αυτό και τον ανέφερα σαν Βιβλιοπαρουσίαση!
    Στις 15 Γενάρη έχω μια ανάρτηση για την κβαντομηχανική, ίσως σε ενδιαφέρει. Έχουν χαθεί τα άτομα (στην blogόσφαιρα) με το δικό σου ενδιαφέρον.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  4. Φυσικά και με ενδιαφέρει πες μου όταν το ανεβάσεις. Ευχαριστώ για τα καλά λόγια

    ΑπάντησηΔιαγραφή

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...