Dlouho považovaná za pevnou zásadu kvantové fyziky, vlnově-korpuskulární dualita světla, se dostává pod novou kontrolu s výzkumem, který naznačuje, že slavný experiment s dvojitou štěrbinou lze plně vysvětlit pouze pomocí chování fotonů, což účinně eliminuje potřebu tradiční “vlnové” složky. Pokud se tento názor rozšíří, mohlo by to změnit základy fyzikálního vzdělávání a urychlit vývoj nových aplikací v optice a kvantových technologiích.
Experiment s dvojitou štěrbinou: Prastará záhada
Experiment s dvojitou štěrbinou, který poprvé provedl Thomas Young v roce 1801, prokázal, že světlo vykazuje jak vlnové interferenční vzorce a chování částic. Po více než dvě století fyzici tuto dualitu smiřovali argumentem, že světlo existuje v obou stavech současně, někdy působí jako vlna, jindy jako jednotlivé fotony.
Tým pod vedením Celso Villas-Boase z Federální univerzity v São Carlos v Brazílii však nabízí jiný výklad. Tvrdí, že interferenční obrazce pozorované v experimentu nejsou výsledkem srážek vln, ale spíše chováním “temných stavů” uvnitř samotných fotonů. Tyto temné stavy jsou kvantové podmínky, za kterých fotony existují bez interakce s jinými částicemi, což vysvětluje tmavé proužky v interferenčním vzoru bez potřeby vlnových vlastností.
Přehodnocení základní podstaty světla
Důsledky tohoto objevu jsou významné. Pokud se tento model potvrdí, nebude k vysvětlení pozorovaných jevů nutné klasické chápání světla jako vlny. Výsledky týmu již přitáhly významnou pozornost ve fyzikální komunitě, Villas-Boas oznámil pozvání k prezentaci práce v několika zemích a rozšířené citace v recenzované literatuře.
Návrh není bez odporu. Někteří fyzici, zvláště ti, kteří po desetiletí učili dualitu vlny a tělíska, jsou skeptičtí. Tento skepticismus zdůrazňuje důležitý bod: zásadní změny ve vědeckém chápání se často setkávají s počáteční nedůvěrou. Villas-Boas však poznamenává, že samotná kvantová mechanika zdůrazňuje nerozlučné spojení mezi kvantovými objekty a jejich interakcemi s měřicími přístroji, včetně existence v temných stavech.
Beyond Theory: Skrytá energie a nové technologie
Výzkum přesahuje přehodnocení existujících experimentů. Villas-Boas a jeho kolegové také ukázali, že tepelné záření, jako je sluneční světlo, může obsahovat významnou energii uzavřenou v těchto temných stavech – energii, která neinteraguje s hmotou. Teoreticky to lze použít, i když praktické obtíže jsou značné.
Práce týmu navíc otevírá dveře novým technologickým možnostem. Opuštěním vlnového modelu mohou vědci vyvinout světelně řízené spínače nebo materiály, které interagují se světlem bezprecedentním způsobem, a vytvoří zařízení s jedinečnými optickými vlastnostmi.
“Podle mého názoru to není nic nového. To nám již říká kvantová mechanika.” – Celso Villas-Boas
Rekonceptualizace interference ve studii také nabízí rámec pro pochopení dříve nevysvětlených jevů, jako je interference vlnění bez přímého překrývání. Debata kolem temných fotonů nakonec zdůrazňuje pokračující zlepšování našeho chápání kvantového světa.
