Sæbebobler og kvantemekanik

Bølger, sæbebobler og kvantemekanik

I 1800-tallets begyndelse fremsatte den franske videnskabsmand Marquis de Laplace en teori om, at alt i universet kunne forudsiges. Det, der så stod tilbage, var at finde de enkelte love. Hvis vi f.eks. kendte en planets placering, så kunne vi ved at bruge Newtons love præcis beregne, hvor planeten ville befinde sig på et givent tidspunkt. Vi kunne også beregne, hvor den kom fra. Mange af datidens videnskabsmænd gjorde modstand mod teorien, da det blandt andet ville forhindre Gud i at gøre som han ville. Teorien bestod i mange år, og vi skal helt frem til 1926, før den helt måtte opgives. Den tyske videnskabsmand Werner Heisenberg formulerede et ubestemmelighedsprincip.

For at kunne måle, hvor en partikel er på vej hen, bliver man nødt til at måle partiklens position og hastighed. Man kan lyse på partiklen og derved måle dens position. Når man gør det,  påvirker man partiklen på en ubestemmelig måde. Man kan derfor ikke sige noget om dens hastighed. Nu kan man sige, at man bare kan lyse på partiklen med en uendelig lille mængde lys, så man kun påvirker partiklen uendeligt lidt. Men det går ikke. Max Planck fremsatte i 1900 en hypotese om, at lys og andre bølger ikke kan udsendes i uendelige små energimængder, men kun i "pakker". Pakkerne kaldte han "kvanter". Man kan derfor ikke påvirke en partikel med mindre end et kvant. Det betyder, at jo mere nøjagtig man vil måle en partikels position, jo mindre ved man om partiklens hastighed og omvendt.  

Heisenberg viste, at ubestemmelighedsprincippet var en fundamental egenskab ved verden.

Dette førte senere til at Heisenberg, Schrodinger og Dirac formulerede en helt ny teori "Kvantemekanikken".

Selvom vi forstår lys som bølger, viser Plancks kvantehypotese, at lys opfører sig som partikler, der kun kan udsendes i kvanter. Det vigtige her er, at man kan observere interferens mellem to bølger eller to partikler. Det betyder, at to bølgesæt eller to partikler kan ophæve hinanden eller forstærke hinanden.

I sæbebobler skabes interferencen af lysets refleksion fra de to sider af den tynde hinde af vand, som boblen består af. Nogle af bølg toppene på den ene side vil falde sammen med bølgedalene fra den anden side. De to bølger er ude af fase, og ophæver hinanden. Dermed vil den pågældende farve mangle i det lys, der kastes tilbage.

Download aktiviteten her. Sæbebobler og kvantemekanik