Dualiteit van golven en deeltjes

Van Wikipedia

Veel van de kwantummechanica draait om de schijnbare onmogelijkheid van de golf-deeltje-dualiteit of het golf-deeltje-dualisme. Dit is het feit dat kleine stukjes materie zich soms als deeltje en soms als golf gedragen.

Het begon allemaal met de vraag of licht nu eigenlijk een golf of een stroom deeltjes is. In navolging van Christiaan Huygens dachten de fysici dat licht een golfverschijnsel was, maar rond het begin van de twintigste eeuw leek het foto-elektrisch effect erop te wijzen dat het toch deeltjes betrof.

Tegenwoordig weten we dat licht, en ook materiedeeltjes zoals elektronen, zich in sommige opzichten gedragen als deeltjes (in de zin van precies gelokaliseerde, afgemeten dingetjes) en in sommige opzichten als een golf:

• de beweging wordt het best beschreven met de golfmechanica, die voorspellingen doet van de kans om een deeltje op verschillende plaatsen aan te treffen
• emissie en absorptie gaat per afgemeten hoeveelheid – typisch voor deeltjes
• ook de hoeveelheid van iets vertoont een deeltjeskarakter: ladingen zijn altijd een geheel veelvoud van de lading van een elektron; de energie van een monochrome lichtstraal is een geheel veelvoud van de energie van één lichtdeeltje van die kleur.

Het golf-deeltje-dualisme is een van de eerste merkwaardige dingen die men tegenkomt in de kwantummechanica. Het betekent dat eenvoudige, alledaagse beelden zoals de biljartbal (voor een deeltje) of de watergolf (voor een golfverschijnsel) tekort schieten: wat er in werkelijkheid is, is noch zo'n golf, noch zo'n deeltje, maar iets waarvoor we beide beelden soms kunnen gebruiken. De volledige, wiskundige beschrijving uit de kwantummechanica laat in het midden wat er precies is.

De snaartheorie heeft een alternatieve uitleg, waarbij het golf- dan wel deeltjesgedrag direct uit de theorie af te leiden is. Nog niet veel natuurkundigen hebben de snaartheorie geaccepteerd, hoewel mathematische modellen doen vermoeden dat de theorie goed te gebruiken is om kwantumfysische processen te beschrijven en voorspellen.