Fizica nu doare: Experimentul celor două fante

Vă povestesc azi despre experimentul care a demonstrat că Dumnezeu joacă barbut cu Universul. Este vorba despre “experimentul celor două fante” și a fost făcut de o grămadă de oameni fizicieni începând cu secolul al 19-lea și până acum câțiva ani. 

Cu undele știți acuma. Ce nu v-am spus în trecut, dar ne trebuie acum, este despre comportamentul undelor, mai exact ce se întâmplă atunci când mai multe unde se întâlnesc. 

Dacă două sau mai multe unde se întâlnesc, ele se combină sau interferează. Cum se întâmplă asta depinde de punctul din val în care se întâlnesc (dacă se întâlnesc două vârfuri de val, undele se însumează, iar dacă se întâlnește un vârf cu o vale, se anulează).

Uite un film cu două unde care se întâlnesc. Vezi ce model frumos se formează?

Combinația undelor se cheamă model de interferență și arată desenat cam așa: 

Acum să trecem la experimentul celor două fante, care pornește de la ideea că o undă care trece prin două fante se desparte în două unde mai mici, care interferează ca în figura de mai sus. El a fost făcut cu unde de lumină monocromatică (știți că fiecare culoare are lungimea ei de undă, deci dacă avem lumină monocromatică, asta înseamnă că avem lumină de o singură lungime de undă), cu fotoni, cu electroni, cu atomi și chiar cu molecule, ceea ce mie mi-a explodat mintea. O să vedeți mai jos de ce.

Vă povestesc de experimentul cu electroni, pentru că este cel care a demonstrat că trăim într-o lume a particulelor complet nehotărâte, chestie care pentru o femeie, cel puțin, nu e o veste rea deloc.

Niște băieți au decis să pocnească electroni dintr-un tun prin niște fante microscopice, și să înregistreze pe un ecran, pe partea cealaltă, ce se întâmplă. Dacă electronii sunt particule, s-ar fi întâmplat ce se întâmplă dacă pocnim niște mingi vopsite proaspăt printr-un gard cu o gaură în el: alea care trec prin gaură, dacă se lovesc de ceva pe partea cealaltă, lasă o urmă de culoare în dreptul găurii din gard sau pe unde ricoșează de pe marginile găurii.

Dar ceea ce au observat băieții ăștia a fost că electronii formau un model care cuprindea zone mai accentuate, și zone mai atenuate.

Bineînțeles că reacția lor, previzibilă de altfel, a fost: cum plm? Electronii sunt clar particule, au masă (îi poți pune pe cântar) și sarcină electrică (negativă). De ce atunci nu se comportă ca niște bile care trec printr-un gard?

Chiar mai mult, modelul care apăruse pe ecran erau fix franjele de interferență care ar fi apărut dacă electronii erau unde.

Adică electronii sunt niște unde, care trec prin cele două fante, se despart, interferează și se pocnesc de ecran după modelul de interferență format?

Bine, au zis băieții, dar ce se întâmplă dacă lansăm doar un electron odată? 

Atunci când au lansat doar un număr mic de electroni, modelul pe ecran a apărut împrăștiat, ca și cum electronii ar fi fost bile (ca în figura 2).

Dar – și aici vine momentul care a stricat fizica din nou – în timp, indiferent dacă electronii erau pocniți unul câte unul sau mai mulți deodată, pe ecran se formau franjele de interferență. 

Cum se poate ca dintr-o serie de electroni lansați unul câte unul să se formeze franje de interferență? Dacă este un singur electron, cu ce sarcina mamii lui interferează pe partea cealaltă a fantelor, de ajunge să pocnească ecranul după modelul undelor care interferează?

Concluzia a fost că electronii sunt și undă (în procesul de interferență), și particulă (doar sub formă de particulă poate fi detectat sau măsurat). Între momentul lansării (particulă), și cel al măsurării (tot particulă), ei se comportă ca o undă, care trece prin ambele fante, se desparte în două unde prin fante, interferează și ajunge la ecran după modelul de interferență.

Acuma trebuie să fiți un pic cu creierul adunat, pentru că urmează o chestie grea. Am încredere în voi că o să înțelegeți, pentru că Cetin are cititori deștepți (de aia și scriu aici). Dacă n-ai chef să afli de comportamentul total schizofrenic al materiei, poți să te oprești aici. 

Ce-ar fi dacă ți-aș spune că unda aia a electronului reprezintă suma tuturor probabilităților de aterizare a electronului pe ecran? Că unda aia ne dă probabilitatea de a găsi electronul într-un loc sau altul? Ai închide Internetul pe ziua de azi?

Dacă nu l-ai închis, uite explicația: atunci când observăm sau măsurăm electronul, el poate fi observat doar ca particulă, și doar într-un singur loc. Dar între măsurători, electronii se comportă total schizofrenic. Schizofrenia asta se manifestă ca o undă de probabilitate, care conține informație despre pozițiile probabile ale electronului în orice moment. 

Unda asta se comportă fix ca o undă reală, se poate despărți atunci când trece prin două fante, și interfera pe partea cealaltă.

În fapt, între două măsurători, electronii (și nu doar electronii, că experimentul a fost făcut inclusiv cu atomi și molecule, cu ACELAȘI REZULTAT) pot fi în două sau mai multe locuri în același timp și interacționa cu ei înșiși, de parcă ar fi două instanțe diferite. 

Bine ați venit în lumea microscopică, unde legile fizicii mari nu se aplică, logica e strâmbă și lucrurile se întâmplă fără niciun motiv anume. Vestea proastă e că lumea asta nu poate fi măsurată sau observată, ci doar intuită. Vestea bună e că schizofrenia parcă nu mai e o boală așa nasoală, atâta timp cât reprezintă bazele Universului…