String Theory: Die Doppelspalt-Experiment
Ohne Quantenphysik könnte die String-Theorie nicht existieren. Hier ist ein Blick darauf, wie die Quantentheorie ermöglicht es, Objekte, da beide Teilchen und Wellen zu wirken. Das Experiment, das, dass das Licht verhält sich wie eine Welle bewiesen, war die Doppelspaltexperiment.
Es zeigte einen Lichtstrahl, der durch zwei Schlitze in einer Barriere, auf einem Bildschirm in hellen und dunklen Interferenzstreifen resultiert. Diese Art von Störungen ist ein Kennzeichen der Wellenverhalten, was bedeutet, dass das Licht in Form von Wellen sein musste.
Diese Interferenzmuster in Licht war in Isaac Newtons Zeit, in der Arbeit von Francesco Maria Grimaldi beobachtet. Diese Experimente wurden in beträchtlichem Ausmaß von der jungen Experimentator Thomas Young verbessert auf 1802.
Für das Experiment zu arbeiten, benötigt das Licht durch die zwei Schlitze vorbei die gleiche Wellenlänge haben. Heute können Sie dies mit dem Laser zu erreichen, aber sie waren in Youngs Tag nicht zur Verfügung, so kam er mit einem ausgeklügelten Weg nach oben mit einer einzelnen Wellenlänge zu erhalten. Er schuf einen einzelnen Schlitz und lassen Licht passieren durch das, und dann das Licht ging durch zwei Schlitze.
Da das Licht durch die beiden Schlitze vorbei aus der gleichen Quelle stammen, waren sie in Phase miteinander, und das Experiment funktionierte. Dieser Versuchsaufbau ist in dieser Figur gezeigt.
Wie Sie in der Abbildung sehen können, ist das Endergebnis eine Reihe von hellen und dunklen Streifen auf dem letzten Bildschirm. Dies ergibt sich aus der Interferenz der Lichtwellen in dieser Figur gezeigt.
ichnterference bedeutet, dass Sie die Amplitude der Wellen hinzuzufügen. Wo hohe und niedrige Amplituden überlappen, heben sie sich gegenseitig aus, was zu dunklen Streifen. Wenn hohe Amplituden überlappen, ist die Amplitude der Gesamtwellen die Summe von ihnen, und das gleiche geschieht mit kleinen Amplituden, in den Lichtbändern führt.
Dieses duale Verhalten war das Problem Einstein Photonentheorie des Lichts gegenüber, weil wenn das Photon mit einer Wellenlänge hatte nach Einstein, war es noch ein Teilchen! Wie könnte ein Partikel mit einer Wellenlänge haben? Konzeptionell, machte es keinen wirklichen Sinn, bis ein junger Franzose eine Lösung für die Situation angeboten.
Im Jahr 1923 schlug der Franzose Louis de Broglie eine kühne neue Theorie: Teilchen der Materie auch Wellenlängen hatte und wie Wellen verhalten könnten, ebenso wie Photonen taten