वेव पार्टिकल ड्यूलिटी और हाउ इट वर्क्स

की लहर-कण द्वैत सिद्धांत क्वांटम भौतिकी वह मामला और प्रकाश दोनों तरंगों और कणों के व्यवहार को प्रदर्शित करता है, जो प्रयोग की परिस्थितियों पर निर्भर करता है। यह एक जटिल विषय है लेकिन भौतिकी में सबसे पेचीदा है।

1600 के दशक में, क्रिस्टियान ह्यूजेंस और आइजैक न्यूटन प्रकाश के व्यवहार के लिए प्रतिस्पर्धी सिद्धांतों का प्रस्ताव दिया। ह्यूजेंस ने प्रकाश के एक तरंग सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जबकि न्यूटन प्रकाश का एक "कॉर्पसकुलर" (कण) सिद्धांत था। ह्यूजेंस के सिद्धांत के मिलान अवलोकन में कुछ मुद्दे थे और न्यूटन की प्रतिष्ठा ने उनके सिद्धांत को समर्थन देने में मदद की, इसलिए एक सदी से अधिक के लिए, न्यूटन का सिद्धांत प्रमुख था।

उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रकाश के कॉर्पसस्कुलर सिद्धांत के लिए जटिलताएं पैदा हुईं। विवर्तन देखा गया है, एक बात के लिए, जो इसे स्पष्ट रूप से समझाने में परेशानी थी। थॉमस यंग का डबल स्लिट प्रयोग स्पष्ट तरंग व्यवहार के परिणामस्वरूप और न्यूटन के कण सिद्धांत पर प्रकाश के तरंग सिद्धांत का दृढ़ता से समर्थन करने लगा।

एक लहर को आम तौर पर किसी प्रकार के माध्यम से प्रचारित करना पड़ता है। ह्यूजेंस द्वारा प्रस्तावित माध्यम था

तरंग सिद्धांत के साथ समस्या यह थी कि ऐसा कोई ईथर कभी नहीं मिला था। इतना ही नहीं, लेकिन 1720 में जेम्स ब्रैडली द्वारा तारकीय विपथन में खगोलीय टिप्पणियों ने संकेत दिया था कि ईथर को एक चलती पृथ्वी के सापेक्ष स्थिर होना होगा। 1800 के दशक के दौरान, ईथर या इसके आंदोलन का प्रत्यक्ष रूप से पता लगाने की कोशिश की गई, जिसका समापन प्रसिद्ध में हुआ माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग. वे सभी वास्तव में ईथर का पता लगाने में विफल रहे, जिसके परिणामस्वरूप बीसवीं शताब्दी शुरू होते ही एक बड़ी बहस शुरू हो गई। प्रकाश एक तरंग या एक कण था?

1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन को समझाने के लिए अपना पेपर प्रकाशित किया प्रकाश विद्युत प्रभाव, जिसने प्रस्तावित किया कि प्रकाश ऊर्जा के असतत बंडलों के रूप में यात्रा करता है। एक फोटॉन के भीतर निहित ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति से संबंधित थी। इस सिद्धांत के रूप में जाना जाता है फोटॉन सिद्धांत प्रकाश का (हालाँकि फोटॉन शब्द को वर्षों बाद तक गढ़ा नहीं गया था)।

फोटॉनों के साथ, प्रचार के साधन के रूप में ईथर अब जरूरी नहीं था, हालांकि यह अभी भी अजीब विरोधाभास छोड़ गया था कि लहर का व्यवहार क्यों देखा गया था। इससे भी अधिक अजीब डबल स्लिट प्रयोग और की क्वांटम विविधताएं थीं कॉम्पटन प्रभाव जो कण व्याख्या की पुष्टि करने के लिए लग रहा था।

जैसे-जैसे प्रयोग किए गए और सबूत जमा होते गए, निहितार्थ जल्दी से स्पष्ट और खतरनाक होते गए:

प्रकाश एक कण और एक लहर दोनों के रूप में कार्य करता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि प्रयोग कैसे किया जाता है और जब अवलोकन किए जाते हैं।

इस सवाल का कि क्या इस तरह के द्वंद्व को भी दिखाया गया था, बोल्ड से निपटना था डी ब्रोगली परिकल्पना, जिसने आइंस्टीन के काम की गति को उसकी गति से संबंधित तरंग दैर्ध्य से संबंधित बताया। प्रयोगों ने 1927 में परिकल्पना की पुष्टि की, जिसके परिणामस्वरूप 1929 में नोबेल पुरस्कार मिला डी ब्रोगली.

प्रकाश की तरह, ऐसा लगता था कि इस मामले ने सही परिस्थितियों में लहर और कण दोनों गुणों का प्रदर्शन किया। जाहिर है, बड़े पैमाने पर ऑब्जेक्ट बहुत छोटे तरंग दैर्ध्य प्रदर्शित करते हैं, वास्तव में इतने छोटे कि वे तरंग फैशन में उनके बारे में सोचना बेकार है। लेकिन छोटी वस्तुओं के लिए, इलेक्ट्रॉनों के साथ दोहरे भट्ठा प्रयोग द्वारा सत्यापित, तरंग दैर्ध्य अवलोकन योग्य और महत्वपूर्ण हो सकता है।

तरंग-कण द्वैत का प्रमुख महत्व यह है कि प्रकाश और पदार्थ का सभी व्यवहार हो सकता है एक विभेदक समीकरण के उपयोग के माध्यम से समझाया गया है जो एक लहर फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करता है, आमतौर पर फॉर्म में का श्रोडिंगर समीकरण. तरंगों के रूप में वास्तविकता का वर्णन करने की यह क्षमता क्वांटम यांत्रिकी के दिल में है।

सबसे आम व्याख्या यह है कि तरंग फ़ंक्शन किसी दिए गए बिंदु पर दिए गए कण को ​​खोजने की संभावना का प्रतिनिधित्व करता है। ये प्रायिकता समीकरण अन्य तरंग जैसी गुणों को अलग कर सकते हैं, बाधित कर सकते हैं और प्रदर्शित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंतिम संभाव्य तरंग फ़ंक्शन होता है जो इन गुणों को भी प्रदर्शित करता है। पार्टिकल्स प्रायिकता कानूनों के अनुसार वितरित होते हैं और इसलिए प्रदर्शित होते हैं तरंग गुण. दूसरे शब्दों में, किसी भी स्थान पर एक कण होने की संभावना एक लहर है, लेकिन उस कण की वास्तविक भौतिक उपस्थिति नहीं है।

यद्यपि गणित, जटिल है, सटीक भविष्यवाणी करता है, इन समीकरणों का भौतिक अर्थ समझ से बहुत कठिन है। यह समझाने का प्रयास कि तरंग-कण द्वैत "वास्तव में अर्थ है" क्वांटम भौतिकी में बहस का एक प्रमुख बिंदु है। कई व्याख्याएं यह समझाने की कोशिश करने के लिए मौजूद हैं, लेकिन वे सभी तरंग समीकरणों के एक ही सेट से बंधे हैं... और, अंततः, उसी प्रयोगात्मक टिप्पणियों को समझाना चाहिए।

द्वारा संपादित ऐनी मैरी हेल्मेनस्टाइन, पीएचडी।