Dalga-parçacık ikiliği
Dalga ve Parçacık Görüşlerinin Kısa Tarihi

Aristoteles ışığın doğası hakkında hipotez kuran ilk
kişilerden biriydi ve ışığı havadaki elementlerin ayrışması olarak düşünüyordu
(dalga teorisi). Diğer bir yanda ise Demokritos ışık da dahil olmak üzere
evrendeki her şeyin daha küçük ayrılamaz parçalardan oluşması yargısına karşı
geldi. 11. Yüzyılın başlarında, Arap bilim insanı İbn-i Heysem optik üzerine;
kırılma, yansıma ve ufak boyuttaki mercekleri kullanarak ışınların çıkış
noktasından göze gelene kadarki yolunu anlatan konular hakkındaki ilk kapsamlı
tezi yazdı. Bu ışınların birleşik ışığı oluşturduğu iddiasında bulundu.
1630'da René Descartes'ın Işık Üzerine yazdığı tezindeki ters dalga tanımı,
ışığın davranışının dalga dağılımı modellemesiyle ışığın tekrar
yaratılabileceğini gösterdi. 1670'in başlarında ve 30 yıllın üzerindeki
çalışmayla Isaac Newton parçacık hipotezini sunarak ışığın yansımasının
gösterdiği düz çizgiyle sadece parçacıkların böyle bir düz çizgi üzerinde
gidebileceğini savundu. Işığın kırılmasını ise daha yoğun bir ortama geçen
ışığın hızlandığını varsayarak açıkladı. Yaklaşık olarak aynı zamanda,
Newton'un çağdaşları Robert Hooke ve Christiaan Huygens ve sonrasında
Augustin-Jean Fresnel matematiksel olarak dalga görüşünü farklı ortamlarda
farklı hızlarla giden ışığın kırılmasının ortama bağlı olduğunu gösterdi.
Huygens-Fresnel prensibinin sonuçları ışığın davranışını belirlemede oldukça
başarılıydı ve sonradan Thomas Young'un çift gişirim deneyiyle ise ışığın
parçacık olduğu görüşünün sonu başlamış oldu.
Parçacık teorisini son darbe James Clerk Maxwell'ın
daha önceden bulunmuş olan titreşen elektrik dalgaları ve manyetik alanlarla
ilgili dört basit denklemi birleştirdiğinde vurulmuş oldu. Titreşen bu elektromanyetik dalgaların yayılma hızı hesaplandığında ışık hızı açığa çıkmış oldu.
Görünür ışık, morötesi ışık ve kızıl ötesi ışığın çeşitli dalga boylarındaki
elektromanyetik dalgalar olduğu açığa kavuşmuş oldu. Dalga teorisi galip
geldi ya da öyle olduğu düşünüldü.
19. yuzyılın başlarındaki dalga teorisinin ışığı
tanımlamasındaki başarıları sırasında maddeyi tanımlayan atomic teori ortaya
çıkmaya başladı. 1789 yılında Antoine Lavoisier kimyayı simyadan kesin ve
tutarlı yöntemlerle ayırarak maddenin korunumunu ve birçok kimyasal element ve
bileşik buldu. Ancak bu temel kimyasal elementlerin doğası bilinmezliğini
korudu. 1799 yılında Joseph Louis Proust elementlerin sabit oranlarla
birleştiğini göstererek kimyayı atomik düzeyde ilerletmiş oldu. Bu gelişmeler
Jhon Dalton'u Democritus'un atom hakkındaki görüşlerini tekrar ortaya çıkardı,
elementleri görünmez bileşenler olarak tanımlaması  oksijenin neden metal oksitlerin 1:2 oranında
başka bir oksijenle birleştiğini açıkladı. Ancak Dalton ve o zamanın diğer
kimyacıların göz önünde bulundurmadığı şey, bazı elementlerin tek atomlu (Helyum
gibi) ve diğerlerinin çift atomlu (Hidrojen gibi) ya da su gibi H2O yerine daha
basit ve sezgisel HO bu yüzden atomik ağırlık değişken ve çoğunlukla yanlış
olarak gösterildiğiydi. Ek olarak HO oluşumu iki parça hidrojen gazı ve bir
parça oksijen gazının ikiye bölünmesini gerektirmektedir. Bu
problem reaksiyona giren gazların hacimlerinin üzerinde sıvı ve katı gibi çalışan
Amedeo Avogadro tarafından çözüldü. Eşit hacimde element gazının eşit hacimde
atom içerdiğini öne sürerek H2O nun iki parça H2 ve bir parça O2 den meydana
geldiğini gösterdi. Çiftatomlu gazları bularak temel atom teorisini tamamlayan
Avogadro çokça bilinen bileşiklerin doğru moleküler formüllerini ortaya koyarak
daha düzenli bir şekilde olmasını sağladı. Klasik atom teorisine son darbe
Dimitri Mendeleyev elementleri gösteren sıralı ve simetrik bir tablo
oluşturmasıyla geldi. Ancak Mendeleyev'in tablosunda hiçbir elemental
doldurulamayacak boşluklarda vardı. Ancak bu boşluklar zamanla yeni
elementlerin oluşturulmasıyla giderildi. Periyodik tablodaki başarı atom
teorisine karşı olanlara yanıt olmuştu, ancak laboratuvarda herhangi bir tek
atom gözlemlenmemesine rağmen kimya bir atom bilimiydi.
Parçaların çarpması görülebilir dalga çizgileri oluşturuyor.
Dalga paketiyle gösterilen bir kuantum parçası
Kuantum parçacığının kendisiyle girişimi
Animasyon için görüntülere tıklayın.