DUALNY CHARAKTER ŚWIATŁA
Czym jest światło? Jaką ma strukturę? Z czego się składa?
Te pytania męczyły fizyków i
filozofów przez wiele stuleci. Niektórzy twierdzili, że
składa się ono z pewnych malutkich cząsteczek. Inni natomiast
uważali, że światło ma postać fali. Przez długi czas obie
te teorie rywalizowały ze sobą. W XIX wieku wydawało się, że
fizycy w końcu rozstrzygnęli problem na korzyść teorii
falowej. Wiele doświadczeń uwidaczniało falową strukturę
światła. Pokazano bowiem, że tak jak fala podlega ono
dyfrakcji, oraz interferencji (sławne doświadczenie Younga).
Ookazało się także, że światło jest falą
elektromagnetyczną. Podlega ono prawom Maxwella, które tłumaczą wiele związanych z nim
zjawisk. Tak więc wydawało się, że problem został
rozwiązany.
Jednak w 1905 roku Albert Einstein wytłumaczył efekt fotoelektryczny
zakładając, że światło składa się z pewnych cząsteczek -
fotonów. Co więcej już wkrótce pojawiły się kolejne fakty
przemawiające za cząsteczkową teorią światła. Fizycy znowu
stanęli przed problemem. Co należało wybrać - teorię
falową, czy korpuskularną?

Wielki duński fizyk Niels Bohr zaproponował rozwiązanie, które pogodziło
obie teorie. Stwierdził on po prostu, że światło ma charakter
dualny, korpuskularno-falowy. W żadnym eksperymencie nie
obserwujemy obu tych charakterów jednocześnie. Niekiedy
światło objawia się jako fala, kiedy indziej jako cząsteczka.
Żeby zrozumieć światło, musimy brać pod uwagę oba jego
charaktery. Ani teoria cząsteczkowa (fotonowa), ani falowa
rozpatrywane osobno nie są prawidłowe. Dopiero po ich
połączeniu dostajemy pełną, właściwą teorię.
Niels Bohr stwierdził po prostu,
że światło jest zarówno falą jak i cząsteczką. Do
tej pory fizycy traktowali fale oddzielnie, cząsteczki
oddzielnie i nie łączyli tych dwóch opisów. Teraz, żeby
dobrze zrozumieć światło, okazało się to konieczne. Co
więcej, nie jest możliwe wyobrażenie sobie dualności
światła. W świecie dużych rozmiarów, w którym żyjemy, nie
znajdujemy żadnych odpowiedników. Możemy wyobrazić sobie
cząsteczkę. Możemy wyobrazić sobie falę. Nie da rady
wyobrazić sobie czegoś co jest jednocześnie falą i
cząsteczką. Mimo to światło ma właśnie taki charakter.
Musimy to zaakceptować.

Jeszcze jedna sprawa
odnoszaca się do natury światła. Otóż równanie Einsteina:
Dualny charakter światła został powszechnie zaakceptowany przez naukowców. Jakkolwiek dziwny, opisuje on w sposób poprawny znane nam zjawiska związane ze światłem. Jednak, jak okazało się wkrótce, dualny charakter posiada nie tylko światło.