Most akkor elmondok egy híres kísérletet annak bemutatására, hogy mit tapasztalunk, ha egy mikrorendszert vizsgálunk (szükségképpen) a klasszikus fizika fogalomrendszerében. Ez eredetileg gondolatkísérlet volt, de aztán az ötvenes években Jánossy Lajos és munkatársai a KFKI-ban ténylegesen meg is csinálták, természetesen pont azzal az eredménnyel, amit a kvantummechanika jósolt.
A kísérleti berendezés egy fényforrásból, egy átlátszatlan falból és amögött egy ernyőből áll; az utóbbi arra szolgál, hogy rajta a ráeső fényt megfigyeljük. A falon van két rés egymáshoz igen közel, vagyis távolságuk a fény hullámhosszának közelébe esik. A fényt a két rés felé indítjuk el. Mint az előző fejezetben volt róla szó, a fény hullámtermészetű, tehát két közeli résen áthaladva interferenciakép alakul ki. Ennek részletes mechanizmusa most nem érdekes; akit mégis érdekel, maga is meggondolhatja, hogyan alakulnak a hullámalakok az ernyőn. Nekünk itt elég annyi, hogy ott az interferenciakép periodikus csíkjairól ismerhető fel. Mindez látható a mellékelt 2/A ábra bal oldalán.
Ha letakarjuk az egyik rést, vagyis a fényt nem engedjük át rajta, az interferenciakép természetesen megszűnik. Ekkor az ernyőn csak a másik, nyitva maradt rés képét láthatjuk, némileg elmosódva a rés széleinek szóróhatása miatt (a 2/B ábra bal felső képe); de ezt a képet mindenesetre könnyen meg lehet különböztetni az előző esettől, amikor mind a két rés nyitva volt.
Most tegyünk az ernyő helyére fényérzékeny filmet, és készítsünk két fényképet a következő módon. Először úgy, hogy mindkét rés nyitva van. Másodszor pedig exponáljunk kétszer ugyanarra a filmre úgy, hogy egyszer csak az egyik, majd csak a másik rés legyen nyitva. Az eddigiek alapján már tudjuk, mi lesz a filmeken: az első az interferenciakép, a másodikon a két rés képe (2/A ábra). Mindebben nincs semmi különös; egy közepes optikus előre megmondhatta volna már a múlt században, mert tudta, hogy a fény hullám, és a hullámok mindig így viselkednek.
Ezután kezdjük el csökkenteni a fény intenzitását, mondjuk úgy, hogy végig csak az egyik rést tartjuk nyitva, és exponáljunk minden intenzitással ugyanannyi ideig, például egy másodpercig. A filmet nagy felbontású nagyítóval vizsgálva kiderül, hogy az intenzitás csökkenésével a kép nem egyenletesen halványodik: egyes szemcsék megfeketednek, mások nem, és az előbbiek száma egyre csökken, ahogy a filmet egyre kevesebb fény éri (2/B ábra). Megfelelő berendezéssel le tudjuk csökkenteni az intenzitást (lényegében ez a lépés volt új Jánossyék említett munkájában) úgy, hogy végül minden egy-másodperces felvételen pontosan egy szemcse feketedik meg; hol itt, hol ott, persze mindig azon a területen belül, ami nagy fénnyel exponálva fekete volt. Ha ugyanezzel a minimális intenzitással fényképezünk sok másodpercig, vissza is kapjuk az eredeti felvételt, vagyis a rés képét. De most már tudjuk, hogy ez sok egyedi "felvételből" áll össze. Arra jutottunk tehát, hogy kis intenzitáson a fény "darabokban" jön, mint egy-egy apró sörét: áthalad a nyitott résen, és becsapódik az ernyőre abban a körzetben, amit az illető résen át elér.
Ezt a következtetést más módon is igazolhatjuk. Lehet olyan fénydetektort csinálni, amely a fény intenzitását elektromos árammal méri: minél nagyobb az intenzitás, annál erősebb az áram. Kis intenzitáson ezzel az eszközzel egyedi áramlökéseket, úgynevezett "impulzusokat" kapunk, amelyek egymástól időben jól elkülöníthetők. Így egyesével el tudjuk kapni a fény "darabjait", és ha a detektort különböző helyekre tesszük, azt is megállapíthatjuk, hogy egy-egy darab hova és mikor csapódik be.
Alkalmazzuk most ezeket a detektorainkat olyan helyzetben, amikor mind a két rés nyitva van. Tegyünk egy-egy detektort közvetlenül a rések mögé, a fény intenzitását változatlanul a minimumon tartva. Világos, mi történik: minden másodpercben jelezni fog vagy az egyik detektor, vagy a másik. Egyszerre a kettő sohasem "szólal meg", mert mint már tudjuk, ezen az intenzitáson a fény darabokban jön; és eddig is mindig úgy tapasztaltuk, hogy egy-egy darab csak egy-egy pontba érkezett, sohasem bomlott részekre. Így nem meglepő, hogy a darabok szigorúan vagy csak az egyik, vagy csak a másik résen mennek át, ezért jelez mindig csak az egyik detektor. A nagy intenzitáson észlelt hullámtermészettel szemben a fény kis intenzitáson részecske-természetűnek bizonyult: ezeket a fényrészecskéket fotonoknak nevezik.
Ez a kétféle viselkedés ugyan kissé különös, de logikailag összeegyeztethető. Például elég észszerűen feltételezhetjük, hogy a fény nagy intenzitáson is valójában fotonokból áll, de a sok foton kölcsönhatásba lép egymással, így jön létre a hullámokra jellemző interferenciakép. A fotonok egy része az egyik résen megy át, másik része a másikon, majd a rések után találkoznak, mondhatni "ütköznek"; természetes, hogy ezután nem ugyanarra mennek tovább, mintha a másik rés csukva volna, mert hiszen akkor nem ütköznének az onnan érkezőkkel.
Ezt az elképzelést könnyű igazolni (ha egyáltalán igaz): meg kell néznünk, mi történik az interferenciaképpel az intenzitás csökkentésekor, ha mindkét rés nyitva van. Az előző gondolatmenet szerint ugyanis ekkor egyre kevesebb a foton, egyre kisebb esély van rá, hogy ütközhessenek a réseken való áthaladás után, így az interferenciaképnek fokozatosan halványulnia kell. Pontosabban, fokozatosan át kell mennie a két rés képének abba az egymástól független összegébe, amit a 2/A ábra jobb oldalán látunk.
Most persze már nyilván kitalálták a poént: nem ez történik. Az interferenciakép akkor is megmarad, ha a fotonok egyesével jönnek. Az intenzitásnak ebben egyáltalán nincs szerepe. A fény nem attól hullám, hogy az intenzitás nagy, és nem attól részecske, hogy az intenzitás kicsi. De azt sem mondhatjuk, hogy "egyszerre" részecske és hullám. Mert amikor például a detektorokat a résekhez helyezzük, kizárólag részecskének mutatkozik: minden valamirevaló hullám ugyanis átmenne egyszerre mindkét résen (gondoljunk vízhullámokra hasonló szituációban). Amikor pedig nem tesszük oda a detektorokat, és a fotonokat egyesével csöpögtetve az ernyőn interferenciaképet kapunk, kizárólag hullámnak mutatkozik: minden valamirevaló részecske vagy az egyik, vagy a másik résen menne át, anélkül, hogy a kihagyott rés ottléte befolyásolná (gondoljunk sörétdarabokra hasonló szituációban). Mi dönti el tehát, hogy a fény részecske vagy hullám? Gondoljunk vissza: bizony, az dönti el, hogy odatesszük-e a detektorokat a résekhez. Ha a detektorok ott vannak, akkor a fény fotonként szépen belemegy az egyik résbe, és a másikkal nem törődik. Ha a detektorok nincsenek ott, akkor hullámként átfolyik mind a kettőn, és csak később, az ernyőn bizonyul fotonnak. Dehát ez lehetetlen, gondolnánk: a foton a rések előtt nem tudhatja, hogy mögöttük ott vannak-e a detektorok!
Nos, aki így gondolja, annak most kivételesen igaza van. Semmilyen tapasztalati tény nem jogosít fel rá, hogy a folyamatba a fény részéről valamiféle "döntést" képzeljünk bele arról, hogy részecskeként vagy hullámként viselkedjen. A gondolatmenetet csak azért éleztem ki erre az abszurd eshetőségre, hogy észrevegyük: sem külön a részecske-jelleg, sem külön a hullám-jelleg, sem egyidejűleg a kettő nem írja le megfelelően a fény természetét. És most már elárulhatom, hogy ez érvényes minden mikrorendszerre: ezt az úgynevezett "kétrés-kísérletet" megcsinálhatnánk például elektronokkal is, teljesen azonos eredménnyel. A mikrorendszer nem hullám és nem részecske. De mint láttuk, nem is "olyan részecske, amely hullámként is viselkedik" vagy "olyan hullám, amely részecskeként is viselkedik". Az a helyzet, amit persze a KF fogalmak "faji szubjektivitása" alapján már sejthettünk: a mikrorendszert nem tudjuk ugyanúgy jellemezni KF fogalmainkkal, mint a MAKROszkópikus rendszereket, vagyis pl. a sörétet és a hullámot. Erre a KF fogalmak egyszerűen nem alkalmasak. Ami más szavakkal azt jelenti: a KF fogalmak rendszerében nem tudjuk megmondani, hogy a mikrorendszer "micsoda". Ehhez az kellene, hogy a róla bármilyen KF szituációban kapott eredmények összhangban legyenek egymással, mint ahogy egy konkrét "asztal"-ra vonatkozó érzékszervi benyomásaink mindig ugyanazt a tárgyat állítják elénk. Az asztal esetében ezért feledkezhetünk meg arról, hogy az érzékszervi benyomások közvetítésével észleljük, és ezért dolgozhatunk úgy vele, mint közvetlenül ismert tárggyal. Mint láttuk, a fény mikrorendszerénél más a helyzet: egyik KF szituációban részecske volt (mikor a detektorokkal elkaptuk), másikban hullám (mikor az ernyőn figyeltük meg), és ez a két kép kizárta egymást. Ezért a mikrorendszerekről nem tehetünk kijelentéseket a következő stílusban: "Az M mikrorendszer ez és ez." Csak valahogy így beszélhetünk: "Ha az M mikrorendszert ilyen és ilyen KF szituációban észleljük, akkor ez és ez lesz a KF eredmény." Vagyis itt nem feledkezhetünk meg a megismerés közvetettségéről, mint a MAKROszkópikus tárgyaknál: ez az ára annak, hogy KF fogalmainkat olyan valóságtartományban alkalmazzuk, amelyhez nem illeszkednek pontosan.
