Lys: partikler eller bølger?
Bølgedebatt
På 1600-tallet oppstod en faglig uenighet om hva lys egentlig er. Nederlenderen Christian Huygens mente at lys måtte være bølger fordi det hadde flere egenskaper som minnet om bølger i vann. For eksempel kunne det bøye seg og bre seg utover.
Partikler?
Samtidig arbeidet den engelske vitenskapsmannen Isaac Newton med lys. Han viste at vanlig sollys inneholder flere farger: rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett. Ut fra det han visste om fargeblanding, kunne han danne praktisk talt alle farger ved å mikse de tre primærfargene rødt, grønt og blått. Newton mente derfor at lys måtte bestå av små partikler, og at det fantes tre typer: røde, grønne og blå.
Siden Newton hadde så stor suksess på mange andre områder i fysikken, fikk partikkelmodellen av lys stor støtte og ble dermed den dominerende forklaringen på slutten av 1600-tallet.
Bølger?
I 1801 gjennomførte Thomas Young et av de mest berømte eksperimentene i fysikkens historie: dobbeltspalteksperimentet. Der viste han at lys lager interferensmønster akkurat som vann- og lydbølger. Resultatet ble derfor tolket som et tydelig bevis på at lys oppfører seg som bølger. Nå var striden avgjort, i hvert fall for en periode. Lys ble regnet som bølger.
Kvantemekanikk og fotoner
Men så viste det seg at saken ikke var så enkel likevel. Det dukket opp andre fenomener seinere som bare kunne forklares ved at man så på lys som en strøm av lyspartikler med en bestemt energi.
Det var nettopp det Albert Einstein gjorde i 1905, og med det etablerte han begrepene fotoner og kvanter, og en helt ny retning i fysikken: kvantemekanikken.
I kvantemekanikken er det ikke bare bølger som er partikler, det er også omvendt: Partikler kan beskrives som bølger!
Nok et bidrag som støttet partikkelteorien kom i 1923 da Arthur Compton viste at fotoner kunne støte mot elektroner nesten på samme måte som klinkekuler støter mot hverandre.
Konklusjonen
Konklusjonen er at lys har både bølge- og partikkelegenskaper.
Dagens fysikere har i stor grad akseptert at lys i noen tilfeller oppfører seg som bølger, mens det i andre tilfeller oppfører seg som partikler. Dette kalles bølgepartikkeldualiteten. Det som gjelder, er at lys er lys, og så får vi legge vekt på de egenskapene som er nyttige for den problemstillingen vi ser på.