было обнаружено в ходе так называемого «двухщелевого эксперимента», в котором поток электронов пролетал через стенку с одной или двумя щелями.
Для начала вспомним, как ведет себя при прохождении через отверстие поток частиц, и как ведет себя волна. Если мы стреляем из пулемета по щели в стене, то часть пуль пролетает прямо через щель, часть попадает мимо щели и застревает в стенке, а небольшая часть попадает в щель неточно, ударяется о ее край и немного отклоняется от прямой линии. Если за стенкой с щелью стоит еще одна стенка – назовем ее «экран», – то основная часть пуль окажется на экране прямо напротив щели, и по мере удаления от середины количество отклонившихся пуль будет плавно уменьшаться. Если мы изобразим плотность пуль на графике, то он будет иметь вид колокола.
Теперь представим себе немного другой эксперимент. В прямоугольной ванне мы пускаем от одной стенки прямую волну, а посередине ванны ставим еще одну стенку с щелью. Волна достигнет этой стенки, пройдет в щель, но дальше пойдет уже не прямая, а круглая, как будто от точечного источника. Можно представить себе, что на месте щели упал в воду камешек, и от него пошли круговые волны. Когда эта круглая волна достигнет экрана на дальней стенке ванны, то мы увидим на экране не колокол, а волнистую линию.
Если мы в обоих этих экспериментах заменим стенку с одной щелью на стенку с двумя щелями, то результаты будут примерно такими же, как и с одной. Пули за двумя щелями на экране лягут гуще посередине и реже по краям, получится два колокола. Волны от двух щелей перемешаются, но останутся волнами и создадут на экране сложную волнистую линию.
Пока что все описывается чисто классическими уравнениями: пули – это частицы, а волна – это волна. Не так с электронами или другими элементарными частицами.
Представим себе, что электронная пушка выпускает ровный поток электронов, которые летят в сторону стенки с щелью. Если поток электронов пролетает через одну щель, то детектор на экране нарисует график плотности прилетевших на нее электронов в виде колокола, то есть посередине погуще, по краям пореже. При пролете через одну щель электроны ведут себя как частицы. Но если поставить перед потоком электронов стенку с двумя щелями, то вдруг непонятно почему электроны на экране будут ложиться полосами – где-то больше, где-то меньше. И детектор плотности электронов покажет ту самую волнистую линию, как если бы электроны были волнами. Хотя электронная пушка никак не изменилась, она выпускает точно такие же электроны. Только одну щель заменили на две.
Конечно, физики стали выяснять, в чем дело. Может быть, множество одновременно летящих электронов создает что-то наподобие волны? В следующем опыте электроны вылетали из пушки настолько редко, что можно было регистрировать попадание на экран каждого из них. Опыт длился долго, но результат оказался тот же – плотность распределения летящих по одному электронов была тоже волнистой, как будто каждый отдельный электрон в виде волны пролетал через обе
