Вампиры, квантовая механика и отложенный выбор
DISCLAIMER: Вышенаписанное основано на моём дилетантском понимании квантовой механики. Если вы нашли серьёзные ошибки в теоретической части или в логике - пишите, буду рад исправить пробелы в своих знаниях!
Для начала - немного теории из квантовой механики в слегка дилетантском изложении. Те, кто её хорошо знает - может не читать и сразу переходить к третьей части.
Двухщелевой опыт
Те, кто хотя бы отдалённо знаком с квантовой механикой, знают про двухщелевой эксперимент или опыт Юнга. Вкратце - это эксперимент,
который подтверждает наличие свойств волны у элементарных частиц (например, электронов). Даже когда электроны пропускают через щели
по одному, всё равно на экране за щелью постепенно начинает появляться характерная для волн картина интерференции. Но когда у одной
из щелей ставят детектор пролетающих частиц - она исчезает, сменяясь характерным для волн распределением - даже если частица пролетает через щель, где не было детектора!
Вот тут описано подробнее:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Опыт_Юнга
Отложенный выбор
Хорошо, допустим, что фотон каким-то неведомым способом узнаёт, что его будут или не будут пытаться обнаружить, до подлёта к щелям. Ведь ему надо как-то определиться — вести себя, как волна, и проходить через обе щели сразу (чтобы в дальнейшем уложиться в интерференционную картину на экране), или же прикинуться частицей, и пройти только через одну из двух щелей. Но ему это нужно сделать до того, как он пройдёт через щели, так ведь? После этого уже поздно — там либо лети, как маленький шарик, либо интерферируй по полной программе.
Так давайте, предложил Уиллер, расположим экран подальше от щелей. А за экраном ещё поставим два телескопа, каждый из которых будет сфокусирован на одной из щелей, и будет реагировать только на прохождение фотона через одну из них. И будем произвольным образом убирать экран после того, как фотон пройдёт щели, как бы он их ни решил проходить. В 2006 году прогресс в физике позволил учёным поставить такой эксперимент с фотоном на самом деле. Выяснилось, что если экран не убирают, на нём всегда видна картина интерференции, а если убирают — то всегда можно отследить, через какую щель прошёл фотон. Рассуждая с точки зрения привычной нам логики, мы приходим к такому выводу: наше действие по решению, убираем мы экран или нет, влияло на поведение фотона, несмотря на то, что действие находится в будущем по отношению к «решению» фотона о том, как ему проходить щели. Подробнее описано тут: https://geektimes.ru/post/251826/
Вампиры и отражение
Теперь попробуем подумать, как эта теория может быть применима в случае, когда мы видим самого вампира, но не видим его отражение.
Как мы видим предметы? Свет, излучённый некоторым источником света, отражается от предмета и попадает на сетчатку глаза. В случае, если мы видим не сам предмет, а его отражение, то он сначала отражется от предмета, потом - от зеркала и только потом попадает на сетчатку глаза. В случае, если этим "предметом" является вампир, начинаются интересные вещи:
1. Отражённый от вампира свет не попадает на сетчатку
2. На сетчатку попадает свет от источника света, который находится за вампиром
Я понимаю, что каждый фотон, который коснулся вампира, находится в состоянии суперпозиции - он или отражается от него, или продолжает свой путь так, как будто вампира нет, а "решение" о том, какое из потенциальных состояний будет воплощено, определяется уже после того и зависит от того, попал ли один из этих "потенциальных" фотонов на зеркало, прежде чем попасть в глаз. То есть, выбор, по какому пути полетел свет, осуществляется позже, чем разделение его путей (возможность этого и доказывает эксперимент с отложенным выбором).
На первом рисунке свет от источника L1 последовательно отражается от вампира, в результате чего каждый его фотон получает состояние суперпозиции - продолжая лететь по тому же пути или отражаясь и попадая на зеркало. В момент отражения от зеркала он переходит в "невозможное" состояние, в результате чего система из двух потенциальных состояний фотона схлопывается, оставляя единственный вариант - фотон, продолжающий лететь от источника L1 по прямой.
Важное дополнение - когда какой-то объект в зеркале становится прозрачным, мы начинаем видеть то, что находится за ним - т.е. свет, отражённый от предметов, которые находятся дальше, чем этот предмет. Этот свет схематически обозначен как L2.
Это имеет побочный эффект - если свет от источника за вампиром отражается от него и рассеивается на незеркальном предмете, на месте вампира мы будем видеть в зеркале абсолютно чёрную область (т.к. ни свет от L1, ни свет от L2 не будет попадать в это поле зрения)
На втором рисунке свет от источника L1, отражаясь от вампира, сразу попадает в глаз. В случае, когда каждый фотон этого потока света поглощается раньше, чем попасть на какое-либо зекрало, происходит выбор именно этого состояния из этих двух, и вампир в плане оптики ведёт себя как любое другое тело. Каждый фотон от L2 тоже "выбирает" "обычное" отражение (т.е. как от обычного предмета).
Если говорить совсем упрощённо, когда фотон попадает на вампира и отражается от него, на него навешвается ярлык "V" (В случае прохождения света через вампира ярлык не навешивается!). Когда он отражается от амальгамы зеркала, на него навешивается ярлык "A".
Вариант фотона с ярлыками "VA" существовать по каким-то причинам не может, и суперпозиция схлопывается в том варианте, где нет комбинации несовместимых ярлыков, т.е. нет ярлыка "V" - то есть, как если бы свет прошёл сквозь вампира, т.е. как если бы он был полностью прозрачен.