КОРПУСКУЛАЛЫҚ – ТОЛҚЫНДЫҚ ЕКІЖАҚТЫЛЫҚ – кванттық теорияның микронысандардың тәртібінде корпускулалық та, сондай-ақ толқындық та ерекшеліктері бола алады делінетін түсінігі. Классикалық (кванттық емес) физиканың түсінігі бойынша бөлшектердің қозғалысы және толқындардың таралуы – принциптік тұрғыда әртүрлі физикалық үрдістер (процестер) болып саналғанды. Бірақ та жарықтың металдардың беттерінен электрондарды жұлып шығаруы (фотоэффект) жөніндегі тәжірибелер, жарықтың электрондардан шашырауын (Комптон эффектісі) зерттеу және басқа ғылыми тәжірибелердің нәтижелері классикалық теорияларға сәйкес жарықтың толқындық табиғаты болатын нысан екеніне назар аудартқан.
Мысалы, электрон, нейтрон, фотон бір жағдайларда классикалық траектория бойынша қозғалатын және белгілі бір энергия мен импусльке ие, ал өзге бір жағдайларда – бөлшектердің интерференциялық және дифракциялық құбылыстарына тән толқындық табиғатын көрсетеді. Корпускулалық-толқындық екіжақтылықтың алғашқы принципіне кванттық механика мен өрістің кванттық теориясы жатқан.
Алғашқы корпускулалық-толқындық екіжақтылық жарық үшін негізделген. ХІХ ғасырдың соңына қарай жарықтың интенференциясы, дифракциясы және полярлануы бойынша жүзеге асырылған тәжірибелер жарық электрмагниттік толқын болып табылады делінетін Максвеллдің теориясын растаған. Мұнымен қатар 1900 жылы М.Планк жылулық сәуленің тепе-теңдік заңын түсіндіру үшін сәуле шығару энергиясы белгілі бір мөлшерлі (ε) шамаға (кванттық энергияға) еселі: ε=һv (мұндағы v – толқын жиілігі, һ – әсер өлшемділікті тұрақты шама) болады делінетін болжал қабылдауды ұсынған. Соңынан ℏ=һ/2π≈1,05∙10-27 эрг∙сек шамасы қолайлы болатындығы анықталған, сонда ε= ℏω, мұндағы ω=2πv – толқынның дөңгелек жиілігі. Бөлшектер ағыны – энергиясы (ࣟ) және импульсі (р) болатын және жиілікпен (v) әрі толқын ұзындығымен (λ):ࣟ = hv, р = h/λ қатынасымен байланысқан фотондармен ұқсастығы болатынын айғақтады. Екінші жағынан кристалға түсетін электрондар шоғы дифракциялық кескін – суретін шығарады, бұл жайтты тек толқындық қасиетпен ғана түсіндіруге болады: еркін қозғалатын электрон толқын ұзындығы мен жиілігі λ = h/р, = v = ࣟ/h (мұндағы р – импульс, ࣟ – электронның энергиясы) қатынастарымен байланысқан де Бройль толқынымен салыстырылады. Кейіннен осы құбылыстың жалпы алғанда бүкіл микробөлшектерге тән қасиет (микробөлшектердің дифракциясы) екені айғақталған. Осы екіжақтылық – корпускулалық және толқындық қасиеттерді классикалық физиканың аясында біріктіріп түсіндіруге болмайды; себебі бөлшектердің шашырауы кезінде дифракциялық кескін – суреттің пайда болуы әлгі бөлшектердің траектория бойынша қозғалысымен сыйыспайтын түсінік. Корпускулалық – толқындық екіжақтылықтың табиғи түсініктемесі кванттық механикада тұжырымдалды.
ХІХ ғасырдың соңында ғалымдар жарық энергиясының түрлену мәселелеріне көңіл бөле бастаған. Абсолют қара дене оған түсетін, көрінетін жарықтың барлық спектрін, сондай-ақ көрінбейтін сәулелер – ультракүлгін және инфра- қызыл сәулелерді де түгелдей жұтады. Бірақ дене қыздырылған кезде тек белгілі бір түстерді, яғни дене алдымен (мысалы, оттағы көсеу) инфрақызыл (жылулық) сәуле, сонан соң қып-қызыл болып қатты қызарады, одан кейін қыздырылуға тәуелді түрде сарғыш және ең соңында ағарған түсті болады. Егер де дене жеткілікті күшті қыздырылса, ол ақшыл-көгілдір түсті болып ультракүлгін сәуле шыға- рады, бұл ең ыссы жұлдыздар шығаратын сәуле. Жарықтың толқындық теориясы қара дененің қыздырылуына орай шығаратын сәуленің түсі неліктен өзгеретінін түсіндіре алмайды. Толқындық теорияға сәйкес қыздырылған кезде бірден әр- түрлі температура кезінде әрқилы жиіліктер шығарылмай барлық жиіліктегі сәулелердің пайда болуы тиісті.
1900 жылы неміс физигі Макс Планк (1858 – 1947) төтенше төңкерістік идея тұжырымдады. Ол кез келген энергия түрі, оның арасында жарық та бар, жеке мөлшерден (порциядан) құралған; дененің энергиясы 1-ге, немесе 1млн мөлшерге (порцияға) ғана тең, бірақ та ешқашан 0,8-ге; 2,5 немесе 354,67 мөлшерге (порцияға) тең болмайды деп алдын ала болжаған. Энергияның осы мөлшері (порциясы) “квант” (латынша “куантум – порция” деген сөзден) деген атауға ие болған. Квант энергияның өте кіші мөлшері, біздер көзімізге түскен жарықтың жеке квантын көре алмаймыз. Жарық энергиясының кванты – фотон деп аталған.
Планктың кванттық болжалы көсеудің неліктен түрлі түсті сәуле шығаратын- дығын түсіндірді. Планк әрбір фотонға сәйкес болатын энергия оның жиілігіне тәуелді болатынын: жиілік қаншалықты жоғары болса (яғни ол көгілдір немесе ультракүлгін түске қаншалықты жақын болса) оның энергиясы соншалықты үлкен болатынын алдын ала болжаған. Сондықтан көсеуге қаншалықты жоғары жылу берілсе, ол соншалықты едәуір жоғары жиілікті сәуле шығарады.
Жарықтың бөлшектенбейтін квантқа тең ағын болып табылатындығы жа- рықтың корпускулалық теориясына қайтып оралу болды. Жарық кванты (фо- тонды) материяның қарапайым бөлшектерінің бірі ретінде қарастырыла бас- талды. Бірақ интерференция және дифракция ретіндегі эффектілер тек жарық өзін толқын секілді ұстанған кезде ғана түсіндіруге болады. Ғалымдар осы мәселені жарық жағдайға тәуелді түрде өзін толқын әрі бөлшектер ағыны ретінде көрсете алады деп болжаған. Осы жайт тек қиын жағдайдан құтылу тәсілі емес – жарықтың екі жақтылық (дуализмдік) қасиеті ғылыми тәжірибе және математикалық есептеулер арқылы дәлелденіп расталған. Керісінше де, атап айтқанда шапшаң қозғалатын атомнан кіші (субатомдық) бөлшектер де толқындық қасиеттер болады. Мысалы, электрондық микроскопта электрондық ағындар өздерін толқын ретінде көрсетеді.
Кванттық теория – жарыққа қатысты ғалымдардың жүздеген жылдар бойы созылған таластарын біржолата шешті. И.Ньютон (1643 – 1727) жарықтың корпускулалық теориясын, ал Х.Гюйгенс (1629 – 1695) жарық толқын түрінде таралады деп пайымдады. М.Планктың ғылыми еңбегінің арқасында көзқарас- тағы айырмашылық келмеске кетті: жарықты зерттелмекші құбылысқа тәуелді түрде бөлшек әрі толқын ретінде қарастыруға және түсіндіруге болады.