У 1924 році Луї де Бройль висунув ідею, яка перевернула фізику. Якщо світло може поводитися як частинка, то, можливо, й частинки матерії можуть бути хвилями?
На початку XX століття фізики потрапили у справжню пастку. Вони тільки-но змирилися з тим, що світло — це не просто хвиля, а ще й потік окремих частинок — фотонів, як виникло несподіване питання: якщо хвиля може поводитися як частинка, то чи може частинка поводитися як хвиля?
Для більшості фізиків ця ідея звучала майже абсурдно. Електрон уявляли як маленьку кульку матерії, яка летить у просторі. Ніхто не очікував, що він може мати щось спільне зі світловою хвилею.
У 1924 році молодий французький фізик Луї де Бройль висунув сміливу гіпотезу. Він припустив, що будь-яка частинка матерії має не лише властивості частинки, а й хвильові властивості.
Причому це стосується не тільки електронів. Така хвиля є у будь-якого об’єкта — від протона до людини чи навіть планети. Просто для великих тіл вона настільки мала, що її неможливо помітити.
Чому ж ми не бачимо хвиль від футбольного м’яча або автомобіля?
Річ у тому, що кожній частинці відповідає своя довжина хвилі — відстань між двома сусідніми вершинами хвилі. Чим більша маса тіла, тим коротшою стає ця хвиля.
Для електрона його хвильові властивості достатньо великі, щоб їх можна було виявити експериментально. А для футбольного м’яча ця хвиля настільки крихітна, що навіть найточніші прилади не можуть її зафіксувати.
Важливо розуміти: електрон не перетворюється на звичайну хвилю, як хвиля на воді. Йдеться про те, що його поведінку неможливо повністю описати як рух маленької кульки. На найменших масштабах природа починає проявляти зовсім інші властивості.
Де Бройль також показав, що довжина цієї хвилі залежить від руху частинки: чим швидше вона рухається, тим коротшою стає її хвиля.
Саме ця гіпотеза стала одним із фундаментів квантової механіки. Вона показала, що у мікросвіті природа не ділить об’єкти на прості «частинки» і «хвилі» — кожен квантовий об’єкт поєднує в собі властивості обох.
Але на той момент це була лише смілива математична ідея. Жодного прямого доказу існування хвиль матерії ще не було. То ж у наступному відео розкажемо про дивовижний експеримент, який підтвердив ідею де Бройля.