على الرغم من بساطة هذه التجربة فإنها تكشف الطبيعة الموجية للجسيمات والأجسام الصغيرة. وحسب الفيزيائي المعروف Richard Feynman فإن تجربة الشق المزدوج تحتوي على كل غرائب ميكانيك الكم (1965 ,.Feynman et al).

شكل 1-2: تجربة الشقّ المزدوج باستخدام الإلكترونات.

شكل 2-2: تداخل الموجات البناء والهدام.

تتم التجربة بتسليط ضوء أحادي اللون (Monochromatic)، لتجنُّب تداخل موجات بأطوال موجيةٍ مختلفة، تُشوِّش التجربة كما هو حال الضوء الأبيض من مصدر على حاجز يحتوي على شقين ضيقين، يتم التحكُّم مسبقًا بعرضهما والمسافة الفاصلة بينهما. الضوء الذي سيخترق الشقين سيقع على شاشة حساسة للضوء، تقع خلف الحاجز بمسافة مناسبة. عند مرور الفوتونات من كلا الشقين ستتكون على الشاشة حزم متبادلة مضيئة، وداكنة مختلفة الكثافات (شكل 1-2) الحزم المضيئة تنشأ بسبب وقوع الفوتونات عليها، والحزم الداكنة دلالة على عدم وقوع الفوتونات على هذه المناطق من الشاشة. والسبب هنا يعود إلى تداخل الموجات المارة من الشق الأيسر مع تلك المارة من الشق الأيمن، فإذا تطابقت قمة الموجة وقعرها من أحد الشقين مع قمة الموجة وقعرها من الشق الآخر، تكبر الموجة لحصول ما يُعرف بالتداخل البنَّاء للموجتين، وستكون الفوتونات موجودةً فيها وتكون نقطة سقوطها مضيئة. أما إذا تطابقت قمة الموجة من أحد الشقين مع قعر الموجة من الشق الآخر، فسيحصل تداخل هدام وستلغي الموجتان بعضهما ولا تتكون موجة (شكل 2-2) وبذا لا تُوجد فوتونات وتكون قبالتها على الشاشة مظلمة. وإذا تم غلق أحد الشقين، فستظهر حزمة واحدة بسبب عدم وجود تداخل. وهكذا يتطلب التداخل عبور الضوء من الشقين في نفس الوقت. هذه النتائج تنسجم مع البديهة التي نعرفها عن الفوتونات؛ كونها تسلك سلوك الجسيم والموجة.

شكل 2-3: تسليط اجسام كبيرة نسبيا مثل الرصاصات على حاجز ذي شق واحد (يسار) او شقين (يمين)

ماذا لو أجرينا التجربة بقذف أجسام كبيرة نسبيًّا كالرصاصات؟ فإذا أُطلقت الرصاصات بوجود شقّ واحدٍ مفتوح، فإنها ستصطدم في الشاشة في منطقة مقابلة للشق المفتوح فقط. كما في الشكل 2-3 يسار. وإذا أُطلقت الرصاصات بوجود الشقين مفتوحين، فستصطدم الرصاصات بالشاشة في منطقتَين كلٌّ منهما مقابل أحد الشقين، دون حصول تداخل كما هو متوقع؛ ما يؤكِّد أن الرصاصات لا تكون خلال مسيرها موجات (شكل 2-3 يمين).

الآن نعيد التجربة بقذف إلكترونات بوجود شقّ واحدٍ مفتوح، ستظهر على الشاشة حزمة واحدة تُدلّل على أن الإلكترونات سلكت سلوك الرصاصات كجسيمات وليس كموجات، كما في الشكل 2-3 يسار. وعند تكرار التجربة بوجود الشقين مفتوحين سنحصل على حزمٍ مضيئة وحزم داكنة متبادلة كما في الشكل 2-3 ما يشير إلى أن الإلكترونات سلكت سلوك الموجات حيث حصل التداخل الحالة الأخيرة تحصل حتى لو تم قذف الإلكترونات بشكل فردي (إلكترون واحد في كل مرة مع وجود الشقين مفتوحين؛ هذا يعني أن الإلكترون الواحد يمر من خلال الشقين في نفس الوقت؛ هذه التجربة تُثبت أن الإلكترونات يمكن أن تسلك سلوك الجسيمات وسلوك الموجات.

مواضيع ذات صلة

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة

هل نغيّر الفيزياء؟

الاحتمالات والقياسات

مبرهنة بيل وضرورة اللامحلية

الترابط والتشابك

الحالات الكمية والتراكب الكمي

التداخل والقياس

ألغاز الكم

Equipartition and the quantum oscillator