Was ist ein "Wellenzeichen"?

Fantasie hat damit nichts zu tun. Oder alles, was damit zu tun hat.

Die harte Realität ist, dass Elektronen weder Teilchen noch Wellen sind. Licht ist weder Teilchen noch Welle. Sowohl Elektronen als auch Licht sind einfach, was sie sind, und wir können diese Dinge gut mit Gleichungen aus der Quantenphysik modellieren. Nichts ist jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt vollständig ein Teilchen oder vollständig eine Welle.

Abgesehen davon werden Sie feststellen, dass sich Elektronen oder Photonen in der überwiegenden Mehrheit der Physik und Chemie so ähnlich verhalten wie ein Teilchen, dass wir das wellenartige Verhalten bequem ignorieren können. In anderen Fällen verhalten sich Elektronen oder Photonen so ähnlich wie eine Welle, dass wir das teilchenähnliche Verhalten bequem ignorieren können. Dies bietet sich jedoch für die natürliche Frage an: Wo gehen sie von Welle zu Teilchen über? Ist es eine harte Kante, wo sie in einer Situation eine Welle und in einer anderen sofort ein Partikel sind?

Die Antwort ist nein. Es gibt einen düsteren Boden, auf dem keiner der beiden Ansätze das Verhalten, das wir sehen, sehr gut beschreibt. Dazu dienen Demonstrationen wie das Einzelphotonen-Doppelspalt-Experiment. Es zeigt, dass, wenn Sie davon ausgehen, dass ein Photon entweder eine Welle oder ein Teilchen ist, Sie das Ergebnis des Experiments immer verblüfft. Erst wenn man beide Annahmen loslässt, kommt man zu Modellen (wie denen der QM), die das Verhalten dieser Experimente vollständig vorhersagen.

Allerdings müssen wir die Leute an diesen Punkt bringen. Wir können Quantenmechanik nicht in der Grundschule unterrichten, zumindest nicht sinnvoll. Die Menschen verbringen fast zwei Jahrzehnte damit, mit der Welt um sie herum zu interagieren, bevor wir beginnen, sie im naturwissenschaftlichen Unterricht in die Quantenmechanik einzuführen, und selbst dann werden die meisten Menschen es nicht nötig haben, sie wirklich zu verstehen. Für die überwiegende Mehrheit der Menschen ist die Behandlung von Photonen und Elektronen als Welle oder Teilchen eine ausreichende Annäherung, um zurechtzukommen. (Um ehrlich zu sein, müssen die meisten Menschen nicht einmal so weit kommen. Nur wenige müssen die subatomare Welt überhaupt verstehen!)

Für diejenigen von uns, die tiefer eintauchen, sind die Gleichungen die Metapher. Auf philosophischer Ebene ist es eine unentschiedene Frage, ob die Mathematik das Universum definiert oder ob wir die Mathematik erfunden haben, um dem Universum einen Sinn zu geben. Und die Metaphern sind auch nicht allzu nützlich. Wenn Sie in einer dieser exotischen Umgebungen arbeiten, in denen Sie QM benötigen, werden Sie nicht nach einer Metapher greifen, um ein Problem zu lösen, sondern nach einem Modell, das sinnvolle Vorhersagen treffen kann.

In Ihrem Beitrag lauern drei Fragen:

Was ist ein Wavel?

Es ist nur ein Begriff für Welle-Teilchen-Dualität , und dieses Thema wurde zuvor auf Physics SE diskutiert . Es ist ein Begriff, den ich nicht in großer Verwendung sehe.

Hat die Physik keine Phantasie, um zu beschreiben, welche Metapher diese Dualität besser beschreibt?

Das Generieren fantasievoller Namen wird im Physikunterricht in der Regel nicht gelehrt. Wenn Sie einen Namen für etwas wollen, sprechen Sie mit dem Marketing – es ist alles, was sie tun. :-)

Und es ist keine Metapher.

Pilotwellen kommen nicht in Frage ?

Ich hoffe es sehr. :-)

Pilotwellen sind keine Theorie mit viel Traktion, aus Gründen, die an anderer Stelle auf Physics SE ausreichend beschrieben sind .

Der Rest deines Beitrags:

Ich habe im Elektronikunterricht gelernt, dass Elektronen kleine Teilchen sind. In der Physik sagt man sogar, dass das Elektron den Kern umkreist und dabei einen Drehimpuls aufweist. Aber in der Chemie waren sie kleine Elektronenwolken. Und die Physik behandelt Ort und Impuls probabilistisch. Außerdem wird Licht durch ein Prisma in ein Spektrum gebogen - eine Welle. Und gemäß dem photoelektrischen Effekt schlägt ein Photon (ein Teilchen) ein Photoelektron aus dem Atom heraus. Dann sehe ich, dass Quarks als „Teilchen“ bezeichnet werden. Ich habe gehört, dass diese am besten als Felder mit kleinen Knoten oder Falten beschrieben werden können, die die Phänomene definieren.

... listet nur verschiedene Modelle auf, die verwendet werden, um die Arbeit an verschiedenen Problemen entweder praktischer zu gestalten oder um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Das macht man in Physik.

Anders ausgedrückt, wir verwenden zB immer noch das ideale Gasgesetz, nicht weil es genau ist, sondern weil es in vielen Situationen "gut genug" ist.

Der Welle-Teilchen-Dualismus ist eine grundlegende Frage zwischen Wissenschaft und Philosophie, die die Grenzen menschlichen Wissens aufzeigt. Wenn Sie der Meinung sind, dass dies eine zu starke Aussage ist, lesen Sie bitte Richard Feynmans Lectures in Physics, wie den folgenden Auszug. Sie könnten versuchen, aus dieser Schlussfolgerung herauszukommen, indem Sie sagen, sie lehre uns nur etwas über die Grenzen unserer Sprache. Wenn ja, warum sind wir nicht sachkundig genug, um diese Sprache zufriedenstellend zu verbessern?

Die Verwendung eines Begriffs wie "Welle" ist eine großartige Idee, da er hilft, die Vorstellung zu verdrängen, dass wir die Elektronen, das Licht (oder was auch immer wir sprechen) mit Begriffen in Verbindung bringen können, mit denen wir uns wohl fühlen, wie z. B. reine Wellen oder Teilchen. Wissenschaftler sollten diese Grenzen unserer Fähigkeiten eifrig eingestehen, und die Großen haben dies mit krassen Worten getan wie: „Wir haben aufgegeben“ oder „Gott würfelt nicht“.

In meinem ersten Jahr als College-Lehrer habe ich beobachtet, wie ein Chemiestudent im ersten Studienjahr einen frischgebackenen Harvard-Doktoranden befragte. Wie könnte das Elektron in einem Lappen eines p-Orbitals zum anderen Lappen gelangen, wenn am Knoten die Elektronendichte Null wäre? Der brillante Professor war ratlos und ich hatte Mitleid mit ihm. Aber ich habe diese Geschichte jahrelang verwendet, um meine Studenten zu ermutigen, die ebenfalls ratlos waren, und ihnen zu helfen, zu erkennen: „Sie denken alles falsch: Das sind keine Teilchen! Und das sind keine Wellen! Das sind Wellen! "

Richard Feynman : „Man dachte zum Beispiel, dass das Elektron sich wie ein Teilchen verhält, und dann wurde festgestellt, dass es sich in vielerlei Hinsicht wie eine Welle verhält. Also verhält es sich wirklich wie keines von beiden. Jetzt haben wir aufgegeben. Wir sagen: „ Es ist wie keins von beidem ... Das würde bedeuten, wenn es wahr wäre, dass die Physik das Problem aufgegeben hat, genau vorhersagen zu wollen, was unter bestimmten Umständen passieren wird. Ja! Die Physik hat aufgegeben. Wir wissen nicht, wie vorhersagen, was unter bestimmten Umständen passieren würde, und wir glauben jetzt, dass es unmöglich ist."