نسبیت

[anvil 5769]

نسبیت و کوانتوم

بعد چهارم

ما به راحتی می‌توانیم یک خط را بر روی یک صفحه تصور کنیم یاحتی یک مستطیل یا یک مربع، حتی تصور یک مکعب نیز برای ما چندان مشکل نیست اولی از یک بعد تنها طول، و مستطیل و مربع از دو بعد طول وعرض و مکعب از سه بعد، طول وعرض و ارتفاع برخوردار است ولی تصور چهار بعد (سه بعد فضا و یک بعد زمان )

 

 

دیگر کار آسانی نیست مثلا زمین در فضای چهار بعدی مسیری مستقیم را بطرف خورشید طی می‌کند درحالیکه درفضای سه بعدی که ما قادر به درک آن می‌باشیم این حرکت در مسیری خمیده صورت می‌گیرد.

 

نسبیت‌ها در بوته آزمایش

یک نظریه هنگامی دارای اعتبار و ارزش علمی دوچندان خواهد بود که بتوان پیش‌بینی‌ها ی آن را مورد آزمایش قرار داد.

نظریه‌هایی که در چارچوب ریاضیاتی آن موفق و بدون نقص باشند را نمی‌توان به عنوان اصول بدیهی علم پنداشت و آنها را بدون کم و کاست پذیرفت گرچه نظریه‌هائی از این دست معدود می‌باشند ولی استناد به آنها تا هنگامیکه در بوته آزمایش قرار نگیرند واعتبار آنها مشخص نگردد کاریست غیر علمی.دانشمندان هرچند بارها موفق به آزمودن نتایج حاصل از نسبیت خاص و عام شده‌اند ولی گویی درعمق وجودشان هنوز تردیدهایی نسبت به آنها وجود دارد به عنوان مثال پرتاب" گرانش کاو بی" Gravity Probe B) )درسال 2004 برای تعیین انحنای ایجاد شده درفضا و زمان توسط جرم زمین خود می‌تواند دلیلی برتلاش دانشمندان برای آزمودن مجدد یک نظریه بعد از نزدیک به یک قرن باشد

 

 

گرانش کاو بی

 

هم ارزی جرم – انرژی E = mc2

در شتابدهنده‌های دهه پنجاه به بعد دانشمندان به کرات با پیدایش و نابودی زوج های ذره-پادذره توانستند در تمامی آنها هم ارزی جرم – انرژی را در فرآ‎یند پیش‌بینی شده توسط نسبیت خاص مشاهده کنند آنها دریافتند اگر ذرات پرانرژی به هسته اتمها برخورد کنند تولید زوجهای ذره – پاذره مثلا الکترون – پوزیترون می‌نمایند که تولید زوجها به مقدار جرم آنها از انرژی جنبشی سیستم می‌کاهد( بدون درنظر گرفتن انرژی جنبشی که این زوجها بعد از خلق شدن شان کسب می‌‌نمایند)فرآیند معکوس تولید زوج های ذره و پاد ذره نیز قابل انجام شدن است(تبدیل جرم به انرژی) که درآن با نابودی یک زوج ذره و پادذره فوتون‌هایی که انرژی آنها مساوی با جرم نابود شده است بوجود می‌آید.

 

 

انبساط زمان

پیونها که جزء خانوادﺓ مزونها هستند ذراتی با جرم سکون 6/139 مگا الکترون ولت(ev) واز عمری معادل 26 میلیارد یوم ثانیه برخوردار می‌باشند که بعد از این زمان به دو ذره میون و نوترینومیون وا می‌پاشند. در آزمایشی پیون‌هائی‌ با سرعت 9/0‌ سرعت نور مشاهده شدند که طول عمرشان 7/63 میلیارد یوم ثانیه اندازه‌گیری شد. این رویدادگواهی بر این ادعاست که هرگاه جسمی با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت کند زمان برای آن کند می‌گذرد، بنابراین برای ما زمان 7/63 نانوثانیه سپری می‌شود ولی برای پیون درحال حرکت تنها 26 نانو ثانیه زمان گذشته است(مفهوم انبساط زمان) و بعد از گذشت این زمان است که پیون به میون و نوترینومیون واپاشیده می‌شود.

 

 

انقباض طول

گرچه آزمایش‌هایی که در مقیاس ماکروسکوپی برای تعیین درستی یا نادرستی نظریه نسبیت خاص صورت گرفت به علت برخی از پارامترهای مزاحم به داده‌های مستحکمی برای اثبات این نظریه منتهی نشد ولی در مقیاس زیر اتمی به خوبی این نظریه به کمک شتابدهنده‌ها و پرتوهای کیهانی تایید گردید.

میونها ذراتی هستند که براثر برخورد تابش کیهانی با لایه های فوقانی جو درارتفاع 20 کیلومتری از سطح زمین بوجود می‌آیند نیمه عمر این ذرات 5/1 میلیونیوم ثانیه است یعنی بعد از گذشت 5/1 میلیونیوم ثانیه نیمی از میونهای ایجاد شده به الکترون و 2نوترینوالکترون واپاشیده می‌شوند بنابراین نباید انتظار داشت که این ذرات را با این عمر بسیار کم در سطح دریا دید، درغیر اینصورت تنها می‌توان وجود میونها رادر سطح دریا با توجه به نسبیت خاص و انقباض طول توجیه نمود چرا که این ذرات باسرعتی معدل سرعت نور حرکت می‌کنند بهمین خاطر مثلا فاصله 20 کیلومتری محل تولید شان را تا سطح دریا نه 20 کیلومتر بلکه 3000 متر(بعلت انقباض طول) می‌بینند. بنابراین میونها عمرشان برای پیمودن این فاصله (3000 متری) کفایت می‌کند و دیدن این ذرات درسطح دریا با در نظر گرفتن انقباض طول پذیرفتنی خواهد بود.

 

نور، سرعتی ثابت

یکی از اصول موضوع نسبیت خاص که اینشتین این نظریه را بر آن استوار کرده بود ثابت بودن سرعت نور در همه ی چارچوب های لخت است مثلا اگر ما بر یک سفینه خیالی سریع والسیر با سرعتی در حدود c5/0 (یعنی با سرعتی معادل 150000 کیلو متر بر ثانیه )حرکت نمائیم در همان حال نور افکن های سفینه را روشن کنیم اگر ناظری در 300000 کیلو متری از ما قرار داشته باشد بعد از گذشت یک ثانیه ( مسافتی که نور در یک ثانیه طی میکند ) متوجه روشن شدن نورافکن های سفینه خواهد شد ، در صورتی که اگر به مکانیک کلاسیک پایبند باشیم و بخواهیم از معادلات آن برای محاسبه ی زمان رسیدن نور به ناظر استفاده کنیم می بایست سرعت رسیدن نور را به شخص مورد نظر کمتر از یک ثانیه بدست آوریم .دانشمندان برای اثبات این موضوع که سرعت نور در همه ی چارچوب های لخت ثابت است از شتابدهنده ها استفاده کرده اند در این شتابدهنده ها پیون های خنثی (ذرات زیر اتمی از خانواده ی مزونها هستند که خود مزون ها نیز زیر گروه هادرون ها می باشند این ذرات بعد از گذشت83 میلیارد میلیاردیوم ثانیه به دو پرتو گاما متلاشی می شوند )را با سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب دادند در این هنگام پیون ها متلاشی شدند ، پرتوهای گامای ایجاد شده ازمتلاشی شدن این ذرات با سرعتی نه نزدیک به دو برابر سرعت نور (طبق محاسبات فیزیک کلاسیک) بلکه به اندازه سرعت نور (طبق اصل نسبیت)منتشر گردیدند این آزمایش به خوبی این اصل از اصول نسبیت خاص را که بیان میدارد سرعت نور در هر چارچوب مرجع لختی که اندازه گیری شودصرفنظر ازحرکت منبع نور(نسبت به چارچوب مرجع) لخت ثابت است راتائید میکند

 

آزمونی برای نسبیت عام

نسبیت عام پیش ‌بینی می‌کند که فضا – زمان اطراف اجرام آسمانی پیچ وتاب دارد. ما قادر نیستیم این پیچ و تاب را با امکانات امروزی برای اجرام پر جرمی مانند خورشید یا ستارگان دیگرکه انحنای ایجاد شده توسط آنها در فضا – زمان بیش از سیارات است را اندازه بگیریم ولی می‌توان بطور غیر مستقیم به وجود انحنا فضا – زمان حول خورشیدی پی برد.

این کار توسط تیمی از محققین انگلیسی در سال 1919میلادی صورت گرفت آنها با اندازه گیری موقعیت یک ستاره مشخص در شب قبل از کسوف و ردیابی دوباره آن درهنگام کسوف موقعی که باید نورآن ستاره از کنار خورشید می‌گذشت متوجه شدند که نور ستاره مورد نظر نه در موقعیت شب قبل بلکه با کمی انحراف که باانحراف پیش بین شده توسط نسبیت عام مطابقت داشت درجائی دیگر ملاحظه گردید.

این آزمایش به خوبی صحت پیش‌بینی نسبیت عام را مبنی برمنحنی شدن فضا- زمان پیرامون اجرام آسمانی تایید می‌کرد.

پیش بینی دیگر نسبیت عام کند شدن گذشت زمان درنزدیکی یک جرم آسمانی مانند سیاره یا ستاره می‌باشد علت آن هم این است که اگرما سیگنال های منظم نوری را واحد اندازه‌گیری زمان در نظر بگیریم هنگام دور شدن نور حاصل از دستگاه اندازه‌گیری زمان، از سطح جسم چگال به علت اتلاف انرژی، فرکانس آن کم و طول موجش زیاد می‌شود وچون در این حالت فاصله دو برآمدگی موج نور( که واحد اندازه گیری ماست) بر اثر از دست دادن انرژی افزایش می‌یابد زمان نیز به دنبال آن منبسط شده وگذر آن کند می شود در سال 1962 صحت این پیش بینی هنگامیکه ساعت بالای یک برج از نظر زمانی نسبت به ساعت پائین برج که قبلا آنها در روی سطح زمین هماهنگ شده بودنند جلو افتاده بود تایید گردید.

اثبات تغییرات غیر متعارف مدار حرکت عطارد بدور خورشید به دلیل قرار گرفتن در انحنای شدید ایجاد شده در فضا- زمان پیرامون خورشید که توسط قانون گرانش عمومی نیوتن توجیه نمی‌گردید ولی نسبیت عام آن را پیش بینی می‌کرد خود شاهدی دیگری برتایید نسبیت عام بود.

نظریه‌های نسبیت به خوبی توانستند آن قسمت از زوایای پنهان طبیعت را که درحیطه مسائل ماکروسکوپی بودنند آشکار سازند، فضا را با زمان و شتاب را باگرانش همدم ساختند نگرش ما را به ورای زمین قانونمند و علمی گردانیدند و به سئوال‌هایی که هزاران سال برای بشر مسائل لاینحل فلسفی و علمی بودنند جواب دادنند ازکجا آمدنشان و به کجا رفتنشان را وچه زیبا شعر طرب انگیز خلفت هستی و مرثیه پایان آن در دیوان نسبیت ایشتین سروده شد شاید ما بشرهای خوشبختی هستیم که با اتکا به براهین علمی هر آنچه پیشینیان درحسرت دانستنشان بسر می‌بردنند.ما به یمن وجود نسبیت که درکوره کوانتوم بخوبی توسط اندیشمندان چون دیراک،فاینمن، پنروز وهاوکینگ پخته شده بود به آن دست یافتیم.

 

تابش جسم سیاه و ضرورت تدوین نظریه‌ای نوE =hf

هنگامی که یک جسم گرم شود آن جسم تمام فرکانس‌های موجود در طیف الکترومغناطیس را از خود گسیل میدهد این گسیل رابطه مستقیم با مقدار دمای جسم مورد نظر دارد هرچه دماافزایش یابد شدت تابش طول موج‌های کوتاهتر بیشتر می‌شود و در صورتی که دما کاهش یابد از شدت تابش این طول موج کاسته و طول موج های بلندتر که در حیطه امواج فروسرخ هستند از جسم گسیل می‌یابد(شدت تابش بستگی به دما و طول موج دارد) گوستا وکیرشف ضمن تحقیقات نظری خود نشان داد که هر جسم همان مقدار انرژی تابش می‌کند که درمی‌آشامد یا به عبارتی نسبت انرژی جذب شد به مقدار انرژی تابش شده توسط یک جسم برابر است جسم سیاه که یک جسم ایده آل است همه تابش های فرود آمده برخود را جذب می‌کند وهنگام انتشار انرژی نیز تمامی طیف‌های انرژی را از خود ساطع می‌نماید.

 

وین فرمولی ارائه کرد که طول موجهای کوتاه توزیع طیفی تابش جسم سیاه را به خوبی توضیح می دادولی این قانون برای طول موجهای بلند عملا ناکار آمده بوده و دچار خطا و اشتباه می‌شد. بعد از آن دانشمندانی به نامهای ریلی و جینز با ارائه قانونی توانستند تابش جسم سیاه را در فرکانس پائین (طول موجهای بلند) پیشگوئی کنند ولی این فرمول رانمی‌شد برای طول موج‌های کوتاه تعمیم داد وداده‌های آن به خوبی با منحنی‌های تجربی سازگار نبود.

 

پلانک سال 1900 میلادی برای حل این مشکل فرمول وین و ریلی – جینز را باهم تلفیق نمود و فرمول جدیدی برای توجیه رضایت بخش توزیع طیفی تابش جسم سیاه ارائه کرد.پلانک برای اینکه فرمولش با داده‌های تجربی مطابقت پیدا کند این فرض را که نور به صورت کوانتوم‌هایی باانرژی hf گسیل می‌یابد را بیان نمود با این کار پلانک دنیای جدیدی را به دانشمندان معرفی کرد او با ارائه این نظریه که انرژی کوانتیزه است، تحول شگرفی در دنیای علم ایجاد نمود.

 

پلانک ادعا کرد انرژی به طریق پیوسته( که عقیده دانشمندان آن زمان بود) جذب اجسام نمی‌شود و یا از آنها گسیل نمی‌گردد بلکه این انرژی بصورت واحدهای از هم گسسته ای که به آنها کوانتوم گفته می‌شود از ماده گسیل یا جذب آن می‌شود.گرچه پلانک این نظریه را برای توجیه تابش جسم سیاه یا علاج فاجعه فرابنفش بکار برد ولی اینشتین با استفاده از این دیدگاه جدید درمورد پدیده فوتوالکتریک ونیلز بوهر برای توجیه خطوط طیفی اتم هیدورژن عملا کار آمدی وصحت آن را ثابت نمودنند.

برای دانشمندانی که غرق در فیزیک کلاسیک بودنند وبه موجی بودن نور اطمینان قلبی داشتند بسیار مشکل بود که بپذیرند نور به صورت ذره‌ای رفتار می‌کند آنها یا باید برای بن بست فیزیک کلاسیک در برطرف کردن بی نهایت بوجود آمده در فرمول ریلی – جینز راهی پیدا می‌کردنند یا باید بدون مقاومت تسلیم نظریه نوپای کوانتوم می‌شدند ولی طی سالها کشمکش آنها نتوانستند این مشکل راکه در فرکانس‌های بالا(طول موج‌های کوتاه) میزان انرژی تابشی از جسم سیاه به بی‌نهایت میل می‌کند را حل نمایند از اینرو این گونه به نظر می‌آید که تنهاراه رهایی از این بحران قبول کردن نظریه کوانتومی پلانک بود، رفته رفته فیزیکدانان یکی پس از دیگری پرچم سفید خود را در مقابل یورش ناگهانی این نظریه بالا بردنند. دراین جا بکارگیری این جمله از پلانک مناسب به نظرمی آیدکه می‌‌گوید: یک نوآوری علمی به ندرت می‌تواند مخالفانش را متقاعد سازد ولی واقعیت اینست که مخالفین به تدریج از بین می‌روند و نسل تازه از ابتدا و از سر شوق با این بدعت‌ها آشنا می‌شوند.

[anvil 5769]

یک گام به جلو

اثر فوتو الکتریک(photoelectric effect )که در آن اجسام فلزی با دریافت انرژی نورانی از سطحشان الکترون گسیل می‌یابد

 

کشفیست مربوط به اواخر قرن نوزدهم .هاینریش هرتز بدنبال مطالعات خود درباره تابش‌های الکترومغناطیس که ماکسول در سال 1860 وجودشان را پیش‌‌بینی کرده بود دریافت که در صورتی که دو کرده باردار را تحت تاثیر جرقه حاصل از یک منبع نورانی قرار دهیم نسبت به حالتی که بخواهیم از جرقه الکتریکی برای این کار استفاده کنیم بهتر قادر به تخلیه بار الکتریکی این کرات خواهیم بود.بنابراین نور باید توانائی کندن الکترون ازسطح فلزات را داشته باشد با تحقیقات بیشتر هرتز متوجه شد که گسیل الکترون از سطح فلز به طول موج نور تابیده شده بستگی دارد و ماگزیمم انرژی جنبشی الکترون های کنده شده (فوتوالکترونها) از شدت تابش مستقل است یعنی اگر با یک لامپ صدوات برای جدا کردن الکترون ها از سطح فلز استفاده کنیم الکترونهای کنده شده همان مقدار انری جنبشی را بعد از جدا شدن از سطح فلز دارند که الکترون های کند شده از سطح فلز توسط لامپی با دو برابر شدت تابش (لامپ دویست وات) دارند.همچنین انرژی جنبشی فوتو الکترونها با افزایش فرکانس چشمه نور افزایش می‌یابد گرچه اثر فوتو الکتریک را می‌توان با نظریه الکترومغناطیس توضیح داد ولی به کمک این نظریه نمی‌توانیم بستگی انرژی جنبشی فوتوالکترون ها را بافرکانس چشمه نور شرح دهیم.هرتز هیچ توجیهی برای این ارتباط نتوانست ارائه دهد و فیزیکدانان هم عصر او نیز هرچه تلاش نمودنندتا به کمک فیزیک کلاسیک گره کور این نسبت را باز کنند نتوانستند، فیزیک کلاسیک پیش‌بینی می‌کرد که هرچه شدت تابش چشمه نور بیشتر باشد باید الکترون‌های کنده شده از انرژی جنبشی بیشتری برخوردار باشند و همچنین براساس نتایج فیزیک کلاسیک نور تابیده شده از هر طول موجی که برخوردار باشد باید قادر به آزاد سازی الکترون از سطح فلز باشد که این نتایج با مشاهدات صورت گرفته توسط هرتز مغایرت داشت.

سال 1905 اینشتین با اطلاع از نظریه کوانتومی پلانک به خوبی بن بست بوجود آمده در پدیده فوتوالکتریک راازبین برد این فرض پلانک مبنی بر این که نور مجموعه ای از کوانتوم های انرژی است توانست به خوبی رابطه بین ماگزیموم انرژی جنبشی الکترونهای کنده شده از سطح فلز را با فرکانس نور تابیده شده توضیح دهد او دلیل خود را این گونه ارائه کرد

 

تابش شامل مجموعه ای از بسته ها یا کوانتوم های انرژی است که باید انرژی معادل hfبرای آنها درنظرگرفت(f فرکانس نور تابیده شده است)اگر این بسته های انرژی جذب سطح یک فلز شوند مقداری از انرژی این بسته ها صرف غلبه بر سد پتانسیلی فلز شده (مقدار این سد بستگی به نوع فلز دارد ) و ما بقی انرژی آنها به انرژی جنبشی الکترونها ی کنده شده مبدل می شود بنابراین هرچه فرکانس یک تابش بیشتر باشد مقدار انرژی آن با توجه به رابطه E= hfبیشتر خواهد بود و مقدار باقی مانده انرژی فوتون تابیده شده به سطح فلز نیز افزایش می یابد که نهایتا صرف بالا بردن انرژی جنبشی الکترون های کنده شده میشود به همین صورت متناسب بودن جریان فوتوالکترون با شدت چشمه نور نیز قابل توجیه است چراکه کوانتوم های نور (فوتون) با افزایش شدت تابش چشمه نور افزایش می یابند ودر این صورت فوتونهای بیشتری ازچشمه نور گسیل می یابداین فوتون ها نیز به نوبه خود الکترونهای بیشتری را از سطح فلز جدا می کنند، رابرت میلیکان نیز با انجام آزمایش هایی فرضیات ارائه شده توسط اینشتین را در مورد پدیده فوتو الکتریک تایید کرد ،اینشتین در سال 1921 میلادی نه به خاطر بیان نسبیت ها بلکه به خاطر توضیح اثر فوتو الکتریک جایزه نوبل را دریافت کرد.

 

اثر کامپتون(Compton effect)

به کمک نظریه کوانتومی پلانک، اینشتین توانست به خوبی مشکلات مربوط به اثر فوتوالکتریک را حل نماید و بوهر به کمک همین نظریه خطوط طیفی اتم هیدروژن را به صورت بسیار جالبی تشریح نمود. بدین سان مقاومت دانشمندان برای پذیرش دیدگاه ذره‌ای تابش روز به روز کمرنگ‌تر میشد ولی آزمایش کامپتون( که در آن پرتو x با برخورد به ورقه‌ی فلزی طوری پراکنده می‌شد که طول موج پرتوی پراکنده شده بیشتر از طول موج پرتو تابیده شده می‌شود این تغییر طول موج را نمی‌توان به کمک نظریه کلاسیک تابش توضیح داد)را می‌توان بزرگترین دلیل ذره‌ای بودن تابش دانست اثر کامپتون می‌گوید هرگاه فوتونی بریک الکترون ساکن فرود آید با انتقال مقداری از انرژی و تکانه خود این الکترون را پس می‌زند درنتیجه فوتون پراکنده شده مقداری از انرژی اولیه خود را از دست میدهد بهمین خاطر طول موجش بلندتر فرکانس آن نسبت به وضعیت قبل از برخوردش کمتر می‌شود

 

بدون ذره ای تصویر کردن فوتون فرودی (تابش )هرگز نمی‌توان افزایش طول موج فوتون پراکنده شد را توضیح داد نظریه کلاسیک الکترومغناطیس بعلت موجی فرض کردن تابش قادر به تفصیر نتیجه آزمایش کامپتون نیست.این نظریه پیش بینی می‌کند که فوتون پراکنده شده هر چند که مقداری از انرژی خود را به صورت انرژی جنبشی الکترون ساکن از دست داده ولی هرگز طول موجش تغییرنمی‌کند با در نظر گرفتن این آزمایش و کارهایی مشابه به آن رفته رفته نظریه کوانتومی شعاع عملکرد خود را گسترش می داد و مقبولیت آن نزد دانشمندان به سرعت افزایش می‌یافت.از زمانی که پلانک نظریه کوانتومی خود را بیان نمود تا زمانیکه کامپتون در تلاش برای توجیه تغییر طول موج پرتوهای پراکنده شده براثر برخورد به الکترونهای سطحی فلز برآمده بود 24 سال می‌‌گذشت گرچه اینشتین به کمک همین نظریه ابهامات اثر فوتوالکتریک را برطرف ساخت ولی هنوز مقاومت‌هایی در مورد پذیرش این نظریه نوپا وجود داشت دانشمندان برای فرو ریختن دیوارهای بتونی نظریه کلاسیک به کمک نظریه‌های نوین تلاش خستگی ناپذیری می‌نمودنند.نسبیت اینشتین آن گوشه ای از فیزیک کلاسیک را نشانه می‌رفت که مکانیک نیوتنی برآن سایه انداخته بود وبه خوبی از پس ماموریت خویش که همانا تدوین قوانین فیزیکی نو برای پوشش دادن سرعتهای فوق العاده زیاد و میدان‌های گرانشی بود برآمد نسبیت توانایی علم فیزیک راچنان توسعه داد که توانست از مرز زمین و منظومه شمسی بگذرد و تمام کائنات را پوشش دهد ولی هنوز کارتمام نشده است فیزیک کلاسیک عرصه را برای نفوذ در ریزترین اجزا عالم بشدت محدود می‌کرد در این میان اگر اینشتین می‌دانست که با این کارخود(نهادینه کردن نظریه کوانتومی)دربه روی چه دنیائی گشوده می‌شود شاید هرگز در این مسیرگامی نمی‌نهاد و سالیان سال خود را درگیر فلسفه زائیده شدﺓ این دنیای مرموز و نو نمی‌کرد.دنیایی مملواز شایدها و احتمال ها دنیایی که خالق آن در بنا نهادنش تنها به تاس انداختن متکی است.

 

خواص موجی ماده((Wave-particle duality

کاری که لویس دوبروی گلی در سال 1923 انجام داد از نظر اهمیت و جسارات از نظریه کوانتومی پلانک یک سروگردن بالاتر بود پلانک با تردید خصلت ذره ای را برای نور در نظر گرفت تا جسم سیاه را از شر فاجعه فرابنفش برهاند ولی دو بروی بدون هیچ پیش زمینه ای (شاید با توجه به قرینه‌های موجود در طبیعت) بیان نمود که ماده می‌تواند تحت شرایط خاصی خواص موجی داشته باشد. اگر قبل از بیان نظریه دو بروی در مورد نسبت دادن ماهیت موجی به ماده نظریه های کوانتومی پلانک و نسبت (عام و خاص) اینشتین وجود نمی‌داشت شاید کاراو نقطه عطفی در دنیای علم فیزیک می‌شد ولی در اوایل قرن بیستم نظریه‌های جدید یکی پس از دیگری چنان دانشمندان را شوکه کرده بودنند که دیگر این دیدگاه نمی‌توانست اثر شگرف خود را بر اذهان پریشان فیزیکدانان برجای بگذارد. طبق معمول این نظریه ابتدا با بی مهری برخی از دانشمندان مواجه شد ولی دیری نپایید که صحت آن با آزمایش پراش الکترونها که توسط داویسون( Clinton Joseph Davisson )

و گرمر) Lester Halbert Germer )در سال 1926 انجام گردید تایید شد.

 

خصلت موجی – ذره‌ای ماده را نمی‌‌توان به کمک فیزیک کلاسیک تشریح کرد چرا که فیزیک کلاسیک تنها یک جنبه پدیده‌های فیزیکی را مورد تجزیه و تحلیل قرار میدهد یاخصلت موجی مانند پراش و تداخل یا خصلت ذره‌ای آنها مانند اندازه حرکت و مکان و سرعت بهمین خاطر فیزیک کلاسیک از اینکه برای نور ماهیت ذره‌ای در نظر بگیرید(نظریه پلانک) درصورتی که تنها جنبه موجی آنرا می‌تواند به خوبی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد یا برای ماده ماهیت موجی در نظر بگیرد(فرض دوبروی) درصورتیکه تنها جنبه ذره‌ای آنرا می‌تواند به طرز دقیقی معین سازد ناتوان می‌باشد .