Пивная лекция (с дегустацией)
31 пост
Ответ на пост «Физика - это магия»4
Очень рад, что научные мемы пользуются популярностью на Пикабу.
Тем не менее, картинка неправильная. Должно быть наоборот.
С точки зрения классической оптики, свет проходит через каждое из отверстий независимо. Проходя через узкое отверстие, свет изменяет траекторию, так как волны, включая световые, могут огибать препятствия — это явление называется «дифракцией». Дифракционная картина выглядит как светлое пятно в центре с размытыми краями. Таким образом, с позиции классической оптики мы ожидаем увидеть две независимые дифракционные картины, по одной на каждую щель, — то, что изображено на *НИЖНЕЙ* картинке в меме.
Однако с точки зрения квантовой механики, всё происходит иначе. Пока мы не произвели измерение, т.е. не зафиксировали состояние кванта света (например, на фоточувствительной поверхности), он находится в суперпозиции возможных состояний. Так как мы не фиксируем, через какое из отверстий проходит свет, для нас его состояние неизвестно и представляет сумму двух возможных состояний — как если бы свет проходил сразу через обе щели одновременно. А в момент измерения (попадания световой волны на стену) это состояние суперпозиции коллапсирует — два возможных состояния волны складываются. Получающаяся картина — интерференционная: чередование светлых и тёмных полос, как будто мы совместили пучки света от двух лазеров, ну или встретились две морские волны. Волны, встречающиеся в противофазе, гасят друг друга, а волны в одной фазе, наоборот, усиливают. Важно, что эта картинка наблюдается не только для света, но и, скажем, высокоэнергетичных электронов. Даже если их выпускать один за другим. (При этом, если мы попытаемся всё-таки выяснить, через какую щель прошла волна — например, закрыв одну из них — интерференция не происходит и картина становится дифракционной.)
Возникает вопрос — а что произойдёт, если эксперимент мы поставили, а измерения не произвели. То есть нет никакого наблюдателя или иного способа фиксации результатов. Вопрос этот — один из ключевых в квантовой механике, и на него до сих пор нет ответа, который хотя бы приняло бы большинство физиков. В некоторых интерпретациях если наблюдателя нет — нет и коллапса волновой функции; а значит картинка будет «классической» двойной дифракционной, как в меме и пытаются показать. Только картинки перепутали. То есть пока ты смотришь на стену (фиксируешь результаты эксперимента), свет интерферирует. А когда не смотришь — ведёт себя нормально.
TL;DR должно быть наоборот — дифракция сверху, интерференция снизу.
P.S. А есть ещё знаменитый парадокс друга Вигнера: а если на картинку посмотрит не экспериментатор, а другой человек, который понятия не имеет, на что он смотрит (друг экспериментатора) — что он увидит?
P.P.S. Кстати, можно попросить ИИ посмотреть на картинку и описать, что он видит. Хотя, возможно, Вселенная после этого схлопнется. Или все человеки умрут, так как скрывать восстание роботов будет более бессмысленно.
Показать полностью
