A kvantumvilág elképesztően furcsa

Ha érdeklik a tudósok által ismert legapróbb dolgok, akkor valamit tudnia kell. Rendkívül rosszul viselkednek. De ez várható, hiszen otthonuk a kvantumvilág.

Ezek a szubatomi anyagrészek nem ugyanazokat a szabályokat követik, mint a látott, érezhető vagy megtartható tárgyak. Ezek az entitások kísértetiesek és furcsák. Néha anyagcsomóként viselkednek. Tekintsük őket szubatomi baseballlabdáknak. Hullámként is terjedhetnek, mint a tó hullámai.

Bár bárhol megtalálhatók, a bizonyosság, hogy ezen részecskék bármelyikét megtaláljuk bármely helyen, nulla. A tudósok meg tudják állapítani, hol lehetnek – mégsem tudják, hol vannak. (Ez más, mint mondjuk egy baseball. Ha az ágya alatt hagyja, tudja, hogy ott van, és hogy ott is marad, amíg el nem mozdítja.)

“A lényeg az, hogy a kvantumvilág egyszerűen nem úgy működik, ahogy a körülöttünk lévő világ” – mondja David Lindley. „Valójában nincsenek olyan fogalmaink, amelyekkel foglalkozni lehet vele” – mondja. Fizikusként kiképzett Lindley most a virginiai otthonából ír könyveket a tudományról (beleértve a kvantumtudományt is).

Íme egy kis ízelítő ebből a furcsaságból: Ha egy baseball labdát eltalálsz egy tó fölött, az a levegőben vitorlázva leszáll a másik partra. Ha baseball labdát ejt a tóba, a hullámok hullámzanak növekvő körökben. Ezek a hullámok végül eljutnak a másik oldalra. Mindkét esetben valami utazik egyik helyről a másikra. De a baseball és a hullámok másként mozognak. Egy baseball nem hullámzik és nem képez csúcsokat és völgyeket, amikor egyik helyről a másikra utazik. A hullámok igen.

De a kísérletek során a szubatomi világ részecskéi néha hullámokként utaznak. És néha úgy utaznak, mint a részecskék. Hogy miért így működnek a természet legapróbb törvényei, nem világos – senkinek.

Tekintsük a fotonokat. Ezek a részecskék alkotják a fényt és a sugárzást. Ezek apró energiacsomagok. Évszázadokkal ezelőtt a tudósok úgy gondolták, hogy a fény részecskék áramlataként terjed, mint apró, fényes golyók. Aztán 200 évvel ezelőtt a kísérletek kimutatták, hogy a fényhullámként képesek továbbhaladni. Száz évvel ezután újabb kísérletek azt mutatták, hogy a fény néha hullámokként, néha pedig részecskékként, fotonokként viselkedhet. Ezek a megállapítások sok zavart okoztak.

Hullám vagy részecske? Egyik sem, vagy mindkettő? Egyes tudósok kompromisszumot is kínáltak a „wavicle” szó használatával. Az, hogy a tudósok hogyan válaszolnak a kérdésre, attól függ, hogyan próbálják mérni a fotonokat. Lehetőség van olyan kísérletek létrehozására, ahol a fotonok részecskékként viselkednek, és mások, ahol hullámokként viselkednek. De lehetetlen egyszerre hullámokként és részecskékként mérni őket.