Louis de Broglie, czy Max Born miał rację ?

Kiedy Louis de Broglie w roku 1924 wystąpił z hipotezą istnienia fal materii [1], to reakcją środowiska zawodowców[czyli fizyków] było zniechęcające mruknięcie:"kolejne,dziwaczne spekulacje, tym razem ze sfer arystokratycznych"[ Ludwikł bowiem pochodził ze starego francuskiego rodu książecego[.

Usprawiedliwienie tej reakcji może tkwić w charakterze pierwszego ćwierćwiecza XX wieku w dziejach fizyki: lawina spekulatywnych idei Bohra,Heisenberga,Plancka i Einsteina.

Jednak eksperymentalne wykrycie w roku 1927 przez Amerkanów C. J. Davissona i L. Germera dyfrakcji elektronów na krysztale niklu [2] potwierdziło, sensowność opracowania przez austriackiego fizyka teoretycznego Erwina Schrödingera, pełnej teorii tzw. mechaniki falowej [3], jednej z trzech wersji mechaniki kwantowej.

Cząstki elementarne są równocześnie falami.

Zaproponowany przez de Brogliea wzór na długość fal materii [oznaczanej zazwyczaj grecką literą”lambda”

l = h/m*v , gdzie h-stała Plancka, m- masa cząstki , v – jej prędkość ,

uzyskał w mechanice falowej Schrödingera głębsze uzasadnienie.

Rdzeniem mechaniki falowej, jest równanie opisujące dynamikę cząstki materii [ np. elektronu,protonu] za pomocą funkcji falowej zwanej żargonowo "psi [ y].Z taką funkcją związane są wielkości charakterystyczne dla fal, np. amplituda, częstość drgań i faza .

$\hat H \Psi(r, t) = i \hbar \frac{\partial}{\partial t} \Psi(r, t)$

gdzie $\Psi(r, t)= \langle r\big|\Psi(t)\rangle$

funkcja połozenia i czasu zwana funkcją falową.

Od razu pojawił się problem ontologii fal materii: czym są te fale? Co drga i faluje? Może to pole elektromagnetyczne jest podłożem fal de Brogliea?Lub pole naprężeń [oddziaływań] mechanicznych? Eksperymentatorzy odpowiadali na te pytania - negatywnie.

Wobec powyższego, przyjęta została interpretacja funkcji falowej “psi” niemieckiego fizyka Maxa Borna, która stała się po dziś dzień standardową interpretacją: kwadrat modułu funkcji falowej jest gęstością prawdopodobieństwa znalezienia cząstki (układu) w danym położeniu, w danej chwili.

Z drugiej strony, prawdopodobieństwo znalezienia cząstki to nasza wiedza o tym, gdzie jest cząstka w danej chwili.Fale prawdopodobieństwa, w takim razie -nie są zjawiskiem fizycznym Mimo tego paradoksu, a mianowicie :

coś nie fizycznego rządzi zachowaniem obiektów fizycznych,

interpretacja Borna funkcji falowej “psi”powszechnie obowiązuje akademicki wykład fizyki.

Tymaczasem 4 maja br. ukazał się raport międzynarodowegozespołu na Duńskim Uniwersytecie Technologicznym pracujący pod kierunkiem prof. Andrzeja Nowickiego[ AndriejNovitzky] z Białoruskiego Państwowego Uniwersytetu w Mińsku o odkryciu zjawiska , które może pozbawić wartości teoriopoznawczej hipotezę Maxa Borna.

Grupa fizyków w Kopenhadze skonstruowała teoretycznie wiązkę fal materii o strukturze przestrzennej opracowanej Bessela, a nastepnie przewidziaładziła jej działanieprzyciągające bardzo małe obiekty.

Siła przyciągania jest klasyczna zależna od przyspieszeniastrumienia cząstek tworzących wiązkę fal materii,ich energii i kąta rozwarcia stożka- geometrycznej formy wiązki Bessela.

Wydarzenie to wymaga eksperymentalnej weryfikacji gdyż nadal obowiązuje tradycyjny “aksjomat” metodologii fizyki :

źródłem rozwoju ipostępu fizyki jako nauki jest eksperyment , a nie spekulacje,wyobraźnia lub matematyka.

Wprawdzie we współczesnej fizyce rozprzestrzenia się symulacja cyfrowa rozwiązań równań i jej przebie,g oraz wynik często zastępują rzeczywisty eksperyment fizyczny, ale postawę taką należy traktowaćjako modę wśród badaczy przyrody.

Równocześnie praca grupy kopenhaskiej kwestionuje dogmat ,że klasyczna interpretacja, oraz klasyczne modele w świecie “micro” nie mają zastosowania i nie wolno ich przenosić ze świata makroskopowego do układów kwantowych.

Siła przyciągania bowiem,wywierana przez układ kwantowy na bardzo małe przedmioty jest opisywana równaniami dynamiki klasycznej, Świat “micro” jest tak samo fizyczny jak świat “macro” I widzenie w nim innej ontologii jest iluzją poznawczą.

Literatura

[1] L.de Broglie,Ondes et mouvements , Paris, 1926.

[2] C. J. Davisson , L. H. Germer ,Reflection and Refraction of Electrons by a Crystal of Nickel Proc Natl Acad Sci U S A. 1928

[3]E.Schrödinger,Collected Papers on Wave Mechanics,London,1928

[4]M.Born,The statistical interpretation of quantum mechanics Nobel Lecture, December 11, 1954

[5]A. Gorlach, M. A. Gorlach, V. Lavrinenko, and A. Novitsky,A Tractor Beam from Matter Waves, Phys. Rev. Lett. 118, 180401 ,2017