Jungovo dvostruko iskustvo

Postavljen je stvarni početak načela moderne znanosti Isaac Newton formuliranje temeljnih zakona klasične mehanike krajem XVII. stoljeća. Pravilnosti koje je on izveo tako su glatko objasnile fenomene prirode koji postoje oko čovjeka: sila gravitacije, rotacija nebeskih tijela i tako dalje - što je zapravo pokrenulo teorijski znanstveno znanje u fizici. Tijekom sljedećih dvjesto godina razvila se klasična Newtonova mehanika koja je osvajala sve složenije fenomene našeg svijeta. Krajem 19. stoljeća među znanstvenicima je postojalo mišljenje da su problemi fizike kao znanosti praktički iscrpljeni. Pretpostavljalo se da je sve mogla doslovno objasniti, au njezinu je polju ostalo samo nekoliko manjih zadataka.

Princip Laplaceovog determinizma

Kao što možete vidjeti, uspjeh newtonske mehanike dao je značajan doprinos optimističnom pogledu na ljudske sposobnosti u znanju i utjecaju na prirodu. Suština takvog optimizma u pogledu znanja o okolnom svijetu bio je koncept determinizma znanstvenika Pjera Simona Laplasa. On je izrazio mišljenje da će vrlo brzo znanstvenici naučiti ne samo saznati specifično stanje fizičkih fenomena, nego i na temelju toga i predvidjeti buduće pojave. Tako, na primjer, trčanje kamen, ne možemo uvijek pogoditi točno gdje će zemlju. Ali izračunavajući njegovu masu, zamah koji je dao i smjer kretanja, možemo jasno izračunati gdje pada na tlo. Otprilike ista (iako ne uvijek stvarna zbog mnogih čimbenika) mogućnost izračunavanja trenutnog stanja bilo koje supstance i fenomena, a time i predviđanja njezine sudbine u budućnosti, nacrtana je na isti način u prikazu Laplasa i mnogih drugih znanstvenika.

Rođenje Einsteinove teorije relativnosti i kvantne mehanike

Bolno razaranje tih ideja bilo je otkriće početkom 20. stoljeća nevjerojatnih svojstava svijeta subatomskih čestica, uključujući i iskustvo Junga. Prvi udarac naizgled neraskidivu istinu Newtonovih zakona bio je izračun brzinu svjetlosti koji se nije uklapao u klasičnu mehaniku, zbog čega su se zakoni potonjih morali ispraviti. Albert Einstein to je uspio 1905. Paralelno s rođenjem Einsteinove teorije relativnosti, koja je otkrila vezu između prostora i vremena i ponovno bila u stanju dosljedno objasniti prirodu na velikoj svemirskoj skali, rođena je druga znanost - kvantna mehanika. I ovdje je ubrzo otkriveno da subatomske čestice žive prema potpuno jedinstvenim zakonima koje ni Newton ni Einstein nisu mogli objasniti. U dvadesetima je nagovijestila još veće poteškoće od onih s kojima se fizičari suočavaju ranije.

Werner Heisenberg i njegovo načelo nesigurnosti

Njemački znanstvenik Werner Heisenberg prvi je shvatio da Laplaceov determinizam nije primjenjiv na ovaj mikroskopski svijet. Činjenica je da, provodeći istraživanja u našem makrokozmosu, nekako utjecamo na elemente koji se istražuju. Ali svako promatranje kvantnog svijeta uvodi perturbaciju u njegovo ponašanje. Gledati tamo, moramo "baciti" fotone koji su po veličini usporedivi s protonima, neutronima, elektronima i na taj način značajno utjecati na njih, stavljajući kraj bilo kojem eksperimentu. Prema teoretskim izračunima Heisenberga mogli bismo točno izračunati ili poziciju čestice u prostoru ili njezinu brzinu, ali nikad jednu, a drugu odjednom.

Jungovo dvostruko iskustvo

Engleski znanstvenik Thomas Jung, na prijelazu iz 18. u 19. i 19. stoljeće, postavio je eksperiment koji je otkrio fenomen fizike smetnje svjetlosti. U tom trenutku među znanstvenicima je bila rasprava o tome što čini svjetlo: korpuskularne čestice ili val. Jungovo iskustvo bilo je sljedeće. Pustio je svjetlo na zaslon kroz ploču, u kojoj su izrezane dvije šupljine. Ako se svjetlo sastojalo od najmanjih čestica, tada bi se na zaslonu reflektirale samo dvije svjetlosne trake, a čestice bi jasno prolazile kroz dva utora. Ali Jungovo iskustvo pokazalo je da svjetlo ostavlja interferencijski uzorak na zaslonu. To je zbog njegove valne prirode. Val, sudarajući s pločom za pregradu, razbija se na dva dijela, pošto je već prošao. Ali dalje na putu do ekrana, amplituda vala jednog sudara se s drugim, međusobno ugasuju, stvarajući manju i veću koncentraciju svjetla na različitim mjestima. Zatim je pokus bio izravan dokaz valne prirode svjetla. No, s daljnjim otkrićima pojavila su se nova pitanja. Max Planck je uspio dokazati da se svjetlosni val još uvijek sastoji od diskretnih dijelova - fotona. Zašto se onda ne ponašaju kao čestice? Već u 20. stoljeću fizičari su više puta ponavljali Jungovo iskustvo, pazeći da se svjetlo ponaša kao val. Predloženo je da su se istodobno fotoni koje emitiraju zrake činilo da se međusobno bore, stvarajući takvu sliku iz brojnih bendova. Očite čestice također su se ponašale - elektroni, koji su, po svim pojmovima fizičara, zasigurno trebali imati corpuscular svojstva. Da bi se to pitanje razjasnilo, napravljen je eksperiment u kojem su elektroni pušteni samo jedan po jedan. Čini se jednom Elektron mora jasno letjeti kroz jednu rupu i ostaviti trag na zaslonu u jednom od dva mjesta. Paradoksalno, smetnje su se ponavljale. No istina je bila iznenađujuća da su svi pokušaji uspostave supersenzitivnih uređaja i otkrivanje putanje kretanja svakog elektrona doveli do činjenice da se počeo ponašati kao čestica. Smetnje su nestale. I to nije zbog slabih tehničkih mogućnosti, već doslovno zbog neizvjesnosti same prirode. Čestica jednostavno nije na jednom određenom mjestu. Putanja njezina kretanja može se definirati samo kao vjerojatnost. To jest, može doslovno biti na nekoliko mjesta u isto vrijeme i proći kroz sve moguće trajektorije (jedna čestica doslovno prolazi kroz jednu i kroz drugi prorez). Ova nevjerojatna osobina nazvana je nelokalnost subatomskih elemenata i pokazala je njihovu dvojnu prirodu valnih čestica.