Корпускулярно-волновой дуализм микрообъектов

В 1923 году французский физик Луи де Бройль, развивая представление о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики - энергия Еи импульс р, а с другой стороны, волновые характеристики - частота n и длина волны l. Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как и для фотонов: и .

Итак, любой частице, обладающей импульсом р, можно сопоставить волновой процесс с длиной волны l, определяемой по формуле де Бройля: .

Вскоре гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально. В 1927 году было обнаружено, что пучок электронов, рассеиваемый естественной дифракционной решёткой - кристаллом никеля, даёт отчётливую дифракционную картину. В 1948 году советский физик В.А. Фабрикант экспериментально обнаружил дифракцию не потока электронов, а отдельных электронов; при этом дифракционная картина получается точно такой же, как и для пучка, только менее интенсивной. Впоследствии дифракционные явления обнаружили также для нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Более того, волновые свойства присущи и макроскопическим телам. Почему же они (эти свойства) до сих пор не обнаружены экспериментально? Например, частице массой 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует волна де Бройля с м. Такая длина волны лежит за пределами доступной наблюдению области (периодических структур с периодом м не существует). Поэтому считается, что макроскопические тела проявляют только одну сторону своих свойств - корпускулярную и не проявляют волновую.

Подтверждённая экспериментально гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме микрообъектов коренным образом изменила представления об их свойствах: любую микрочастицу нельзя считать ни частицей, ни волной в классическом понимании. Современная трактовка корпускулярно-волнового дуализма может быть выражена словами академика В.А. Фока: "… для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм "волна-частица".