კომპლემენტარობის პრინციპი

 სივრცეში ენერგიის გადაცემა ნაწილაკების ან ტალღების საშუალებით ხდება. მაგალითისთვის, წარმოვიდგინოთ მაგიდის ნაპირზე დადებული დომინოს ქვა, მაგიდიდან მისი გადაგდება ორი ხერხითაა შესაძლებელი.

 ვესროლოთ სხვა ქვა (ანუ გადავცეთ წერტილოვანი იმპულსი ნაწილაკის საშუალებით), ან მასთან ახლოს დავაწყოთ დანარჩენი ქვების წყობა და პირველი ქვა მეორეს დავაჯახოთ. მეორე, მესამეს დაეჯახება, მესამე, მეოთხეს და ა.შ, სანამ ბოლო ქვა ნაპირზე მდგომს არ გადააგდებს მაგიდიდან, ანუ ენერგია მას ტალღის სახით გადავეცით. ყოველდღიურ ცხოვრებაში ენერგიის გადაცემის ამ ორ მექანიზმში წინააღმდეგობები არ დაიმზირება. მაგალითად, კალათბურთის ბურთი ნაწილაკია, ხოლო ხმა ტალღა, მორჩა და დამთავრდა.

 კვანტურ მექანიკაში კი ყველაფერი ისე არ ხდება, როგორც მაკროსამყაროში. სინათლე, რომელიც ჩვენს წარმოდგენაში ტალღაა, ისე იქცევა თითქოს ნაწილაკების (ფოტონების) ნაკადი იყოს, ხოლო ელემენტარული ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონი და მასიური პროტონიც კი, ტალღურ თვისებებს ავლენენ.

 ახლა კი ზემოთ თქმულის საილუსტრაციო მარტივი ექსპერიმენტი ჩავატაროთ. დავუშვათ, რომ გვაქვს დახურული კამერა ჰორიზონტული ორი თხელი ჭრილით, რომლებისკენაც პარალელური სინათლის კონებია მიმართული. შეიძლება ვიფიქროთ, რომ სინათლის შემადგენელი ნაწილაკები ჭრილებს პირდაპირ გაივლიან და კამერის უკანა კედელზე (ეკრანზე) ორი მკაფიო ჭრილის ფორმის განთებული ხაზები გამოჩნდება, რომელთა შორისაც შუქი არ უნდა მოხვდეს.

 პრაქტიკაზე ჩვენ სრულიად განსხვავებულ სურათს ვხედავთ. ჰიუიგენსის პრინციპის მიხედვით, თითოეული ჭრილი მეორადი სინათლის დამოუკიდებელი წყაროს როლს თამაშობს, ამიტომ ეკრანზე, ორ ჭრილს შორის, მათი რხევების ამპლიტუდის მაქსიმუმი უნდა დავინახოთ. კერძოდ, ხმის ტალღები, რომლებიც ორი სტერეოდინამიკიდან გამოდის, ხმის სიმაღლის პიკს სწორედ მათგან ერთნაირად დაშორებულ ხაზზე იძლევა. ასევე ხდება ერთნაირი მანძილით დაშორებული სინათლის წყაროების შემთხვევაშიც, რომლებიც ეკრანზეა პროექცირებული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტალღების ამპლიტუდის პიკი იმ სივრცულ ზონაზე მოდის, სადაც, კორპუსკულარული თეორიის მიხედვით, ნაწილაკთა მინიმალური რაოდენობა უნდა მოხვდეს.

 თუ ასეთი კამერისკენ ელექტრონების კონას მივმართავთ, ეკრანზე, ტალღებისთვის დამახასიათებელი, გამოსხივების ინტენსიურობის პიკებისა და ვარდნების ზოლები გამოჩნდება, ანუ ელექტრონი იქცევა როგორც ტალღა. მეორეს მხრივ, თუ ელექტრონებს თითო-თითოდ ”გავისვრით”, ყოველი მათგანი ეკრანზე მკაფიო კვალს დატოვებს – ანუ მოიქცევა როგორც ნაწილაკი. ფოტონების შემთხვევაშიც იგივე ხდება – მათი ნაკადი ტალღის თვისებებს ავლენს, ხოლო ცალკეული ფოტონი იქცევა როგორც ნაწილაკი. მიკროსამყაროში ობიექტები, რომლებიც ნაწილაკურ ბუნებას ავლენენ, თითქოს ისიც სულ ”ახსოვთ”, რომ მათ ტალღური ბუნებაც გააჩნიათ და პირიქით. მიკროსამყაროს ობიექტთა ამ უცნაურ თვისებას კვანტურ-ტალღური დუალიზმი ეწოდება.

 კომპლემენტარობის პრინციპი, ამ ფაქტის მარტივი კონსტატაციაა. პრინციპის მიხედვით, კვანტური ობიექტი შეგვიძლია წარმოვადგინოთ როგორც ნაწილაკი ან როგორც ტალღა და ეს წარმოდგენები არ ეწინააღმდეგება ერთმანეთს, ისინი ერთმანეთს ავსებს, რაზეც თვითონ პრინციპის სახელიც მეტყველებს.

 აშკარაა, რომ მიკროსამყაროს ობიექტების ქცევა პრინციპულად განსხვავდება ჩვენთვის ჩვეული მაკროსამყაროს ობიექტების ქცევისაგან. მაგრამ რატომ? სინამდვილეში, ელექტრონები და ფოტონები არც ნაწილაკებია და არც ტალღები, არამედ სრულიად განსხვავებული რამ თავიანთი შინაგანი ბუნებით, რის გამოც არ ემორჩილებიან ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრებისთვის ჩვეული ტერმინებით აღწერას. თუ კიდევ უფრო ვეცდებით ჩვენთვის ნაცნობი პარადიგმების ჩარჩოებში მათ მოქცევას, კიდევ უფრო მეტ პარადოქსებს წავაწყდებით. ასე რომ, მთავარი დასკვნა შემდეგშია – ჩვენს მიერ დამზერადი დუალიზმი არა კვანტური ობიექტებისთვის თანდაყოლილი თვისებებითაა გაჩენილი, არამედ კატეგორიების არასრულფასოვნებით, რომლებითაც ჩვენ ვაზროვნებთ 🤔