De golf-deeltjedualiteit en Plato's Ideeënleer
Verschillende natuurkundige proeven toonden in het verleden aan, dat licht zich als een stroom van deeltjes (fotonen) kan gedragen (de deeltjestheorie van licht, Newton), maar in andere omstandigheden als een golf (de golftheorie van licht, Huygens). Beide theorieën lijken onverenigbaar te zijn, maar toch zijn ze alle twee geldig! De natuur van licht is daardoor tweeslachtig, er is sprake van een dualiteit en blijkbaar is licht een ingewikkelder verschijnsel dan of een golf of een bundel deeltjes.
Dit leide tot het principe van de 'complementaire voorstelling' (natuurkundige Niels Bohr, 1885-1962): we moeten of de golftheorie of de fotonentheorie gebruiken, maar niet beide tegelijk; de beide eigenschappen van licht lijken elkaar aan te vullen. Deze eigenschappen worden de golf-deeltjedualiteit genoemd. Het is niet mogelijk een golf en een deeltje in één beeld te verenigen: door zich dan weer als golf, dan weer als deeltje te gedragen, heeft licht afwisselend twee verschillende 'gezichten'.
We gebruiken de begrippen golven en deeltjes omdat in de gewone wereld aantoonbaar is dat energie op die twee manieren van de ene naar de andere plaats kan worden overgebracht. Maar alleen door een proefneming kan worden aangetoond of licht zich daarbij als een deeltje dan wel als een golf gedraagt. De ware aard van licht kan niet als één beeld uit de stoffelijke worden voorgesteld. Beide mogelijkheden geven ook twee beelden die de onderzoeker - vanuit deze wereld geredeneerd - vormt.
De filosoof en natuurkundige Louis de Broglie (1892-1987), die uitging van de symmetrie van de natuur, opperde de mogelijkheid dat behalve licht ook andere bouwstenen van de natuur, die als deeltjes worden beschouwd (zoals elektronen, protonen en neutronen), zich in sommige omstandigheden als golf kunnen gedragen. Hij breidde de golf-deeltjedualiteit uit tot alle andere materiedeeltjes met de vergelijking λ = h/mv, die de verhouding weergeeft tussen de golflengte λ van een deeltje met massa m dat zich verplaatst met een snelheid v (h is een constante). Proefnemingen toonden de juistheid van deze vergelijking aan, wat betekent dat alle materiedeeltjes ook door een golfkarakter worden gekenmerkt!
Dualiteit is niet alleen een kenmerk van licht, ook stoffelijke voorwerpen hebben zowel kenmerken van golven als van deeltjes en het principe van complementaire voorstellingen is van toepassing op alle materie. Alleen kunnen we dat met onze zintuigen niet vaststellen. Dat wil zeggen dat we voor een juist begrip van wat we 'materie' noemen (zoals elektronen en protonen), moeten beseffen dat materie zowel kenmerken van golven als van deeltjes heeft, maar dat we ons geen beeld kunnen vormen van een 'golf-deeltje'.
Toch wordt de gehele zichtbare schepping door de golf-deeltjedualiteit gekenmerkt! De vraag kan daarom worden gesteld: "Wat is een deeltje?"
De uitkomsten van proeven kunnen worden verklaard door een voorstelling te maken van bijvoorbeeld een elektron als een deeltje in de vorm van een bolletje met een negatieve lading en een snelheid, maar niemand heeft ooit zoiets gezien. Bovendien blijkt uit de kwantummechanica dat een elektron ook in de vorm van een wolk over de ruimte kan zijn verdeeld.
Op de vraag wat een elektron is, kan alleen worden geantwoord dat het een natuurkundige eenheid is met een verzameling eigenschappen, die proefondervindelijk zijn ontdekt. De filosoof Bertrand Russel noemde het elektron dan ook terecht een 'logische constructie'.
(Samenvatting uit D.C. Giancoli - Natuurkunde Hfdst 41-5,6 De golfdeeltje-dualiteit - Het principe van complementaire voorstellingen)
Die omschrijving komt geheel overeen met de Ideeënleer van Plato, die zegt dat de hier zichtbare voorwerpen een afschaduwing zijn van een eraan ten grondslag liggende idee of denkbeeld in de geestelijke wereld.
Latijn 'idea': voorstelling, komt van Grieks 'idea': uiterlijke verschijningsvorm, voorkomen, gesteldheid; samenhangend met 'id': zien. In het Nederlands: gedachte, denkbeeld, voorstelling, begrip.
Plato gebruikte ook het woord 'eidos': gestalte, vorm, voorstelling, begrip. Dat hangt ook weer samen met het Latijn 'forma': vorm en het Nederlandse 'informatie'.
Met andere woorden: volgens Plato bevindt de informatie voor de zichtbare schepping zich in de onzichtbare, geestelijke wereld.
terug naar de woordenlijst G
terug naar het weblog
^