Jungova dvojna izkušnja

25. 5. 2019

Dejanski začetek načel moderne znanosti je postavljen Isaac Newton oblikovati temeljne zakone klasične mehanike ob koncu XVII. stoletja. Pravilnosti, ki jih je dobil, so tako gladko razložile pojave narave, ki obstajajo okoli človeka: težnost, rotacije nebesnih teles in tako naprej - kar je dejansko začelo teoretično znanstveno znanje v fiziki. V naslednjih dveh sto letih se je razvila klasična Newtonova mehanika, ki je osvojila vse bolj zapletene pojave našega sveta. Konec 19. stoletja je bilo med znanstveniki mnenja, da so problemi fizike kot znanosti praktično izčrpani. Predvidevalo se je, da je lahko dobesedno vse razložila, na njenem področju pa je ostalo le nekaj manjših nalog.

Načelo Laplacevega determinizma

Kot lahko vidite, je uspeh newtonske mehanike pomembno prispeval k optimističnemu pogledu na človeške zmožnosti v znanju in vplivu na naravo. Bistvo takšnega optimizma glede poznavanja okolice je bil koncept determinizma znanstvenika Pierrea Simona Laplacea. Izrazil je mnenje izkušnje mladeniča da se bodo kmalu znanstveniki naučili ne le ugotoviti specifično stanje fizikalnih pojavov, temveč na podlagi tega in napovedati prihodnje pojave. Torej, na primer, teče kamen, ne moremo vedno uganiti, kje bo pristala. Toda z izračunom njegove mase, zagona, ki ga je dala, in smeri gibanja, lahko jasno izračunamo, kje pade na tla. Približno enaka (čeprav ne vedno realna zaradi številnih dejavnikov) je bila možnost izračuna trenutnega stanja katere koli snovi in ​​pojava in s tem napoved njegove usode v prihodnosti na enak način oblikovana v predstavitvi Laplasa in mnogih drugih znanstvenikov.

Rojstvo Einsteinove teorije relativnosti in kvantne mehanike

Boleče uničenje teh idej je bilo odkritje na začetku 20. stoletja neverjetnih lastnosti sveta subatomskih delcev, vključno z izkušnjo Junga. Prvi udarec navidezno nezlomljivi resnici Newtonovih zakonov je bil izračun hitrost svetlobe ki se niso uvrščali v klasično mehaniko, zaradi česar je bilo treba slednje popraviti. Albert Einstein je to uspel leta 1905. Vzporedno z rojstvom Einsteinove teorije relativnosti, ki je razkrila povezavo med prostorom in časom in je bila spet sposobna dosledno razlagati naravo v velikem vesolju, se je rodila druga znanost - kvantna mehanika. In tukaj je bilo kmalu odkrito, da subatomski delci živijo po popolnoma edinstvenih zakonih, ki jih niti Newton niti Einstein ne morejo pojasniti. V dvajsetih je nakazala še večje težave, kot so jih imeli fiziki.

Werner Heisenberg in njegovo načelo negotovosti

Nemški znanstvenik Werner Heisenberg je prvi spoznal, da Laplaceov determinizem ni primeren za ta mikroskopski svet. Dejstvo je, da z raziskavami v našem makrokozmosu nekako vplivamo na elemente, ki jih proučujemo. Toda vsako opazovanje kvantnega sveta uvaja motnje v njegovem obnašanju. Če pogledamo tam, moramo "vrgati" fotone, ki so po velikosti primerljivi s protoni, nevtroni, elektroni, in tako bistveno vplivajo nanje, s čimer končamo vsak poskus. V skladu s teoretičnimi izračuni Heisenberga lahko natančno izračunamo bodisi položaj delca v prostoru bodisi njegovo hitrost, nikoli pa enega in drugega hkrati.

svetlobni val Jungova dvojna izkušnja

Angleški znanstvenik Thomas Jung je na prelomu 18. in 19. stoletja vzpostavil eksperiment, ki je odkril pojav fizike. motnje svetlobe. V tem trenutku so med znanstveniki potekala razprava o tem, kaj predstavlja svetlobo: korpuskularni delci ali val. Jungova izkušnja je bila naslednja. Pustil je svetlobo na zaslon skozi ploščo, v kateri sta bila razrezana dva rež. Če bi svetlobo sestavljali najmanjši delci, bi se na zaslonu odbijale le dve svetlobni trakovi, delci bi jasno šli skozi dve reži. Toda Jungova izkušnja je pokazala, da svetloba pušča interferenčni vzorec na zaslonu. To je posledica njegove valovne narave. Val, ki trči s pregradno ploščo, se zlomi na dva dela, ko ga je že prestal. Ampak še naprej na ekran, amplituda vala enega trči z drugim, medsebojno ugasnejo, ustvarjajo manjšo in večjo koncentracijo svetlobe na različnih mestih. Potem je bil poskus neposreden dokaz valne narave svetlobe. Toda z nadaljnjimi odkritji so se pojavila nova vprašanja. Max Planck je dokazal, da svetlobni val še vedno sestavljajo diskretni deli - fotoni. Zakaj se torej ne obnašajo kot delci? Že v 20. stoletju so fiziki večkrat ponovili Jungovo izkušnjo, pri čemer so poskrbeli, da se svetloba obnaša kot val. Predlagano je bilo, da so se hkrati fotoni, ki jih sproščajo žarki, soočali z odbijanjem med seboj in ustvarjali takšno sliko iz številnih pasov. Očitni delci so se prav tako obnašali - elektroni, ki naj bi imeli po vseh fizikih vsekakor korpuskularne lastnosti. Da bi pojasnili vprašanje, je bil izveden poskus, v katerem so se elektroni sproščali le po eno. Zdi se, da je ena amplituda valovanja Elektron mora jasno leteti skozi eno od lukenj in na enem od dveh mest puščati oznako na zaslonu. Paradoksalno je, da se je poseg ponovil. Ampak resnično presenetljivo dejstvo je bilo, da so vsi poskusi, da bi vzpostavili nadsenzitivne naprave in zaznali pot gibanja vsakega elektrona, pripeljali do tega, da se je začel obnašati kot delček. Motnje so izginile. In to ni posledica slabih tehničnih možnosti, ampak dobesedno zaradi negotovosti narave same. Delček preprosto ni na enem mestu. Trajektorijo njenega gibanja lahko definiramo le kot verjetnost. To pomeni, da je lahko dobesedno na več mestih hkrati in skozi vse možne trajektorije (en delec dobesedno prehaja skozi eno in skozi drugo režo). Ta neverjetna lastnost se je imenovala nelokalnost subatomskih elementov in pokazala njihovo dvojno naravo valnih delcev.