Här är en uppdelning:
* partiklar: Tänk på saker som elektroner, fotoner eller till och med atomer. Dessa är diskreta, lokala enheter med massa (med undantag för fotoner).
* vågor: Dessa är störningar som reser genom rum och tid, kännetecknad av deras våglängd (avstånd mellan vapen) och frekvens (hur ofta de upprepar).
Problemet: Klassisk fysik behandlade partiklar och vågor som distinkta fenomen. Emellertid visade experiment i början av 1900-talet att partiklar kan uppvisa vågliknande beteende och vice versa.
Nyckelexperiment:
* Youngs dubbla slitsexperiment: När elektroner (eller fotoner) avfyras vid en dubbel slits skapar de ett störningsmönster på en skärm bakom slitsarna, precis som vågor gör. Detta mönster är omöjligt att förklara om elektroner helt enkelt är partiklar som reser i raka linjer.
* Compton spridning: När fotoner kolliderar med elektroner uppför sig de som partiklar och överför fart till elektronerna och förklarar den observerade förändringen i våglängden.
Tolkningen: Denna dualitet innebär att partiklar och vågor inte är separata enheter, utan snarare två aspekter av samma grundläggande verklighet.
Så här tänker du på det:
* partiklar har vågliknande egenskaper: Partiklar kan beskrivas med vågfunktioner, som är matematiska representationer av deras sannolikhet att hittas på en viss plats. Våglängden för denna vågfunktion är relaterad till partikelns momentum.
* vågor har partikeliknande egenskaper: Vågor kan uppvisa egenskaper som energi och fart, som vanligtvis är förknippade med partiklar.
Viktiga punkter:
* inte en dubbel natur, men en enhetlig: Partiklar är inte ibland vågor och ibland partiklar. De är alltid båda, men deras vågliknande eller partikelliknande aspekter blir mer framträdande beroende på experimentet.
* Sannolikhet och osäkerhet: Vågfunktionen beskriver sannolikheten för att hitta en partikel på en viss plats. Detta innebär att vi inte samtidigt kan känna både positionen och fart på en partikel med absolut säkerhet, en princip känd som Heisenbergs osäkerhetsprincip.
I huvudsak tvingar kvantmekanik oss att överge den klassiska synen på partiklar och vågor som separata enheter. Istället måste vi omfamna begreppet vågpartikeldualitet, där båda aspekterna är viktiga för en fullständig förståelse av universum i atom- och subatomiska skalor.
