1
00:00:06,735 --> 00:00:10,151
Jeden z niezwykłych faktów fizyki.

2
00:00:10,151 --> 00:00:13,758
Wszystko we wszechświecie, 
od światła po elektrony, aż do atomów,

3
00:00:13,758 --> 00:00:18,343
zachowuje się jak cząstka i fala
w tym samym czasie.

4
00:00:18,343 --> 00:00:21,625
Inne dziwne rzeczy,
które słyszy się o fizyce kwantowej,

5
00:00:21,625 --> 00:00:26,549
Kot Schrodingera, Bóg grający w kości,
czy “upiorne oddziaływanie na odległość”,

6
00:00:26,549 --> 00:00:28,747
wypływają bezpośrednio z faktu,

7
00:00:28,747 --> 00:00:33,361
że wszystko posiada jednocześnie
naturę cząstki i fali.

8
00:00:33,361 --> 00:00:34,712
To może wydawać się szalone.

9
00:00:34,712 --> 00:00:38,343
Kiedy patrzysz dookoła,
widzisz fale w wodzie i cząsteczki skały

10
00:00:38,343 --> 00:00:39,758
tak niepodobne do siebie.

11
00:00:39,758 --> 00:00:41,876
Dlaczego miałyby być ze sobą połączone?

12
00:00:41,876 --> 00:00:46,355
Fizycy nie zdecydowali się 
pomieszać tych rzeczy bez powodu.

13
00:00:46,355 --> 00:00:49,439
Do podwójnej natury wszechświata doszli

14
00:00:49,439 --> 00:00:51,887
małymi kroczkami,

15
00:00:51,887 --> 00:00:56,131
składając ze sobą 
wiele dowodów jak kawałki puzzli.

16
00:00:56,131 --> 00:01:00,372
Pierwszy, który zasugerował
podwójną naturę światła,

17
00:01:00,372 --> 00:01:03,078
był Albert Einstein, w 1905 roku,

18
00:01:03,078 --> 00:01:06,651
ale podchwycił wcześniejszą ideę
zaproponowaną przez Maxa Plancka.

19
00:01:06,651 --> 00:01:09,814
Planck wyjaśnił barwy światła
emitowanego przez rozgrzane objekty,

20
00:01:09,814 --> 00:01:11,813
jak na przykład żarnik w żarówce,

21
00:01:11,813 --> 00:01:14,264
ale aby tego dokonać,
musiał użyć sztuczki.

22
00:01:14,264 --> 00:01:17,064
Powiedział, że obiekt 
składał się z oscylatorów,

23
00:01:17,064 --> 00:01:20,087
które mogły emitować światło
jedynie w oddzielnych porcjach,

24
00:01:20,087 --> 00:01:23,550
których energia zależała
od częstotliwości światła.

25
00:01:23,550 --> 00:01:28,334
Planck był niezadowolony z tej koncepcji,
ale za to podchwcił ją Einstein.

26
00:01:28,334 --> 00:01:31,683
Zastosował ideę Plancka do światła,
uznając, że światło,

27
00:01:31,683 --> 00:01:36,179
powszechnie uznawane za falę,
jest tak naprawdę strumieniem fotonów,

28
00:01:36,179 --> 00:01:38,569
a każdy z nich posiada
sporcjonowaną energię.

29
00:01:38,569 --> 00:01:43,997
Einstein uznał, że to jedyny przełom,
którego dokonał, ale wyjaśnia to,

30
00:01:43,997 --> 00:01:49,072
czemu oświetlając metalową powierzchnię,
następuje emisja swobodnych elektronów.

31
00:01:49,122 --> 00:01:53,396
Nawet przeciwnicy tej idei
musieli przyznać, że jest doskonała.

32
00:01:53,396 --> 00:01:57,158
Kolejną część układanki
dodał Ernest Rutherford z Anglii.

33
00:01:57,158 --> 00:02:01,990
Ernest Marsden i Hans Geiger, w roku 1909,
pracując dla Rutherforda,

34
00:02:01,990 --> 00:02:04,925
uderzali cząstkami alfa w atomy złota


35
00:02:04,925 --> 00:02:08,983
i byli zdumieni, odkrywając,
że niektóre z nich odbiły się.

36
00:02:08,983 --> 00:02:14,041
To pokazało, że masa atomu
koncentruje się w niewielkim jądrze.

37
00:02:14,041 --> 00:02:16,380
Obraz atomu znany ze szkoły,


38
00:02:16,380 --> 00:02:19,381
czyli elektrony orbitujące
jak maleńki układ słoneczny,

39
00:02:19,381 --> 00:02:21,261
to model Rutherforda.

40
00:02:21,261 --> 00:02:24,687
Problem w tym, że atom Rutherforda
nie może działać.

41
00:02:24,687 --> 00:02:26,733
Zgodnie z tradycyjną fizyką, elektron,

42
00:02:26,733 --> 00:02:29,163
który porusza się po okręgu,
emituje światło,

43
00:02:29,163 --> 00:02:32,372
z czego korzysta się stale,
aby wytworzyć fale radiowe i promienie X

44
00:02:32,372 --> 00:02:35,059
Atomy Rutherforda
powinny rozpraszać promienie X

45
00:02:35,059 --> 00:02:37,549
we wszystkich kierunkach,
przez krótką chwilę,

46
00:02:37,549 --> 00:02:41,136
zanim elektron zderzy się z jądrem.

47
00:02:41,136 --> 00:02:45,866
Niels Bor, duński fizyk teoretyczny,
który pracował z Rutherfordem,

48
00:02:45,866 --> 00:02:48,481
zwrócił uwagę na to,
że atomy jednak istnieją,

49
00:02:48,481 --> 00:02:51,210
więc może należy zmienić zasady fizyki.

50
00:02:51,210 --> 00:02:54,818
Bohr zaproponował, że elekton
w pewnych określonych orbitach

51
00:02:54,818 --> 00:02:57,484
nie emituje światła.

52
00:02:57,484 --> 00:03:01,666
Atomy absorbują i emitują światło,
kiedy elektrony zmieniają orbity,

53
00:03:01,666 --> 00:03:04,582
a częstotliwość światła
zależy od różnicy energii,

54
00:03:04,582 --> 00:03:08,752
czyli tak, jak to zaproponowali
Planck i Einstein.

55
00:03:08,752 --> 00:03:10,914
Atom Bohra rozwiązuje problem Rutherforda

56
00:03:10,914 --> 00:03:15,327
i wyjaśnia, dlaczego atomy emitują
ściśle określone barwy światła.

57
00:03:15,327 --> 00:03:17,454
Każda cząstka ma swoją określoną orbitę

58
00:03:17,454 --> 00:03:20,441
i sobie właściwy zestaw częstotliwości.

59
00:03:20,441 --> 00:03:22,829
Z modelem Bohra jest mały problem.

60
00:03:22,829 --> 00:03:25,741
Nie ma powodu, aby orbity były wyjątkowe.

61
00:03:25,741 --> 00:03:28,631
Louis de Broglie, fracuski doktorant,

62
00:03:28,631 --> 00:03:30,660
sprawił, że wszystko zatoczyło koło.

63
00:03:30,660 --> 00:03:33,908
Zasugerował, że jeśli światło,
które uznaje się za falę,

64
00:03:33,908 --> 00:03:35,483
zachowuje się jak cząstka,



65
00:03:35,483 --> 00:03:38,695
to może elekton, uznawany za cząstkę,

66
00:03:38,695 --> 00:03:40,835
zachowuje się jak fala.

67
00:03:40,835 --> 00:03:42,648
Jeśli elekrony zachowują się jak fale,

68
00:03:42,648 --> 00:03:45,936
wtedy łatwo wyjaśnić zasadę Bohra,
dotyczącą wyboru specjalnych orbit.

69
00:03:45,936 --> 00:03:49,450
Wiedza o elektronach,
które zachowują się jak fale,

70
00:03:49,450 --> 00:03:51,047
pozwala ich szukać.

71
00:03:51,047 --> 00:03:54,406
W ciągu kilku lat naukowcy
z USA i Wielkiej Brytanii

72
00:03:54,406 --> 00:03:57,289
zaobserwowali elektrony
zachowujące się jak fale.

73
00:03:57,289 --> 00:04:00,647
Teraz mamy niezwykle jasną
tego demonstrację.

74
00:04:00,647 --> 00:04:04,524
Przepuszczając pojedyncze elektrony 
przez barierę ze szczelinami.

75
00:04:04,524 --> 00:04:08,389
Każdy elektron zostaje wykryty
w określonym miejscu i czasie,

76
00:04:08,389 --> 00:04:09,977
zupełnie jak cząstka.

77
00:04:09,977 --> 00:04:12,722
Kiedy powtórzy się eksperyment,
i to wielokrotnie,

78
00:04:12,722 --> 00:04:16,252
pojedyncze elektrony ułożą się
we wzór prążków,

79
00:04:16,252 --> 00:04:19,055
co jest charakterystyczne dla fali.

80
00:04:19,055 --> 00:04:22,398
Idea, że cząstki zachowują się
jak fale, a fale jak cząstki,

81
00:04:22,398 --> 00:04:26,337
jest jedną z najdziwniejszych
i najbardziej wpływowych w fizyce.

82
00:04:26,337 --> 00:04:28,862
Znane są słowa Richarda Feynmana,

83
00:04:28,862 --> 00:04:32,077
o tym, że jest to główna tajemnica
mechaniki kwantowej.

84
00:04:32,077 --> 00:04:35,992
Reszta łączy się z tym jak puzzle 
ułożone we właściwym miejscu.