Experimentul cu două fante, cunoscut și ca experimentul lui Young, este un experiment fundamental din mecanica cuantică care demonstrează natura duală undă-particulă a luminii și a materiei. Realizat pentru prima dată de Thomas Young în 1801, experimentul a fost reinterpretat ulterior în contextul mecanicii cuantice, oferind o perspectivă fascinantă asupra lumii la scară microscopică.
Descrierea experimentului:
Experimentul constă în trimiterea unui fascicul de lumină coerentă (de exemplu, de la un laser) prin două fante paralele practicate într-un ecran. Pe un ecran situat în spatele fantelor se observă un model de interferență, format din benzi luminoase și întunecate, similar cu cel produs de undele care se propagă prin apă.
Interpretarea clasică:
Conform opticii clasice, lumina se comportă ca o undă, iar modelul de interferență se explică prin suprapunerea undelor care trec prin cele două fante.
Interpretarea cuantică:
Mecanica cuantică ne oferă o perspectivă mai profundă asupra experimentului. Conform principiului dualității undă-particulă, lumina poate prezenta simultan caracteristici de undă și de particulă. În experimentul cu două fante, fotonii (particulele de lumină) pot trece prin ambele fante simultan, ca o undă, și pot interfera unul cu celălalt.
Observații experimentale:
Atunci când se detectează fotonii individual (de exemplu, cu un contor de fotoni), modelul de interferență dispare. Acest lucru se datorează faptului că actul de măsurătoare determină fotonul să se comporte ca o particulă, trecând printr-o singură fantă la un moment dat.
Interpretarea probabilistă:
Mecanica cuantică nu oferă o descriere deterministă a realității la scară microscopică. Funcția de undă a unui foton oferă doar o distribuție de probabilitate pentru diferitele trasee posibile ale fotonului prin fante.
Superpoziția cuantică:
Experimentul cu două fante demonstrează conceptul de superpoziție cuantică, care afirmă că un sistem cuantic poate fi simultan în mai multe stări posibile. În acest caz, fotonul se află într-o superpoziție de stări, corespunzând trecerii prin ambele fante simultan.
Implicații:
Experimentul cu două fante are implicații profunde pentru diverse domenii ale științei, de la chimie și biologie la criptografie și calculatoare cuantice. Demonstrarea naturii duale a luminii și a materiei ne obligă să reconsiderăm realitatea la scară microscopică și să acceptăm o viziune probabilistică a lumii.
