Эксперимент с одним фотоном и двумя щелями [дубликат]

Лазер выпускает отдельные частицы света, называемые фотонами, через щели. Несмотря на то, что через щели выпускаются только отдельные фотоны света, они снова создают три узора. Как отдельные частицы света могут создать этот волновой узор?

«Как отдельные частицы света могут создать этот волновой узор?» Потому что существует много «одиночных частиц» ( en.wikipedia.org/wiki/… ).
@Cristi Stoica, это просто один фотон, а не так много, просто один фотон.
Если это только один фотон, вы увидите только одно пятно на экране. Узор образован множеством таких пятен. Но вероятность того, что одиночный фотон приземлится на экране в данной точке, определяется этим шаблоном. Тем не менее, чтобы увидеть закономерность, вам нужно подождать, пока прибудет много фотонов и подтвердит вероятность.
Дуальность волна-частица (частицы ведут себя как волны). Итак, вы должны рассматривать один фотон как волну. Смотрите это видео: youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc
@CristiStoica: Если это только один фотон, вы увидите только одно пятно на экране. Узор образован множеством таких пятен. Даже если я проведу эксперимент только один раз, я могу с абсолютной уверенностью предсказать, что не получу фотон в месте полной деструктивной интерференции.
@ Бен Кроуэлл: Даже если я проведу эксперимент только один раз, я могу с абсолютной уверенностью предсказать, что не получу фотон в месте, где есть полная деструктивная интерференция. Это правда, но я не понимаю, почему это имеет отношение к тому, что я сказал. Подразумевается ли, что паттерн можно сформировать, проведя эксперимент 0 раз?
@CristiStoica: Я хотел сказать, что ваш первый комментарий может быть легко неверно истолкован людьми, которые считают, что интерференционная картина создается интерференцией между одним фотоном и другим. Учитывая контекст, ясно, что у вас нет этого заблуждения. Возможно, есть некоторая путаница в том, что Зеус понимает под «одиночными фотонами». Я предполагаю, что он/она имеет в виду, что в данный момент времени в полете находится только один фотон. Судя по вашим комментариям, возможно, вы интерпретировали это как означающее только один фотон за весь эксперимент...?
@ Бен Кроуэлл: Да, я истолковал слова Зеуса как означающие «только один фотон в ходе всего эксперимента», и я подумал, что Зеус неправильно понял какое-то описание эксперимента по одному. Мое понимание, похоже, подтверждается комментарием zeous: «Это всего лишь один фотон, а не столько одиночный фотон».

Ответы (3)

Распространенное заблуждение относительно эксперимента с двумя щелями состоит в том, что частицы мешают друг другу. На самом деле эксперимент предназначен для того, чтобы показать, что рассмотрение фотонов как точечных частиц — это лишь приближение, которое в некоторых случаях эффектно опровергается.

Вместо того, чтобы думать об отдельных частицах, подумайте о плоской волне, падающей на две щели (подумайте о волне, состоящей из воды, если это поможет). Амплитуда (квадрат) этой волны соответствует вероятности обнаружения фотонов — любых фотонов, а не только тех или иных. Вы не удивитесь, увидев, как волна воды самоинтерферирует себя при прохождении через щели, и действительно, волновая функция здесь делает то же самое.

Так откуда же берутся фотоны — сами частицы? Ну, мы не обнаруживаем повсюду бесконечно малые количества энергии, а скорее конечное число дискретных пакетов. Их появление определяется распределением вероятностей этой волны. Возвращаясь к аналогии с водой, представьте, что у вас есть набор детекторов, которые сработают, если амплитуда водной волны станет большой, но это срабатывание будет вероятностным с большей вероятностью, исходящей от больших амплитуд. В зависимости от чувствительности детекторов и энергии волны вы можете ожидать определенную среднюю скорость обнаружения, но вы не можете точно сказать, где будет следующее обнаружение; вы можете дать только распределение вероятностей. Ничего качественно не изменится, если амплитуда волны уменьшится до такой степени, что в среднем каждую минуту будет происходить только одно обнаружение. Обнаружения разделены во времени и не мешают друг другу - это основная волна, которую мы семплируем с обнаружениями, - это показывает интерференционную картину.

Хороший ответ, +1. Говоря очень простым языком, нужно понять, что один и тот же фотон проходит через обе щели. Если это кажется невозможным, то это потому, что мы интуитивно хотим приписать фотону траекторию.

параллельные миры. Они здесь, в миллиметрах отсюда. И они постоянно создаются. Это видение реальности говорит о том, что каждый раз, когда мы идем на работу, будет другая вселенная, где мы остаемся дома. Это тревожная идея, разработанная в 1950-х годах,

это лучшее и единственное решение парадокса, лежащего в основе квантовой реальности. Большая проблема квантовой механики заключается в том, что маленькие частицы, из которых мы все состоим, могут находиться в нескольких местах одновременно.

Согласно этой теории, когда фотон света сталкивается с двумя щелями, он не разделяется на две части. Он делит мир на две части. Каждый фотон в эксперименте с двумя щелями создает новый параллельный мир.

Многомировая интерпретация (MWI) квантовой механики не объясняет вещей, которые не может объяснить копенгагенская интерпретация (CI). И дело не в том, что эксперимент с двумя щелями не был понят до 1950-х годов.

Потому что они демонстрируют сложные траектории, как на этом рисунке:

введите описание изображения здесь

http://materias.df.uba.ar/labo5Aa2012c2/files/2012/10/Weak-measurement.pdf

Фотоны не имеют траекторий. Они распространяются волнами. Интуитивное убеждение, что фотоны должны иметь траектории, на самом деле является заблуждением, из-за которого двойная щель с одиночными фотонами кажется людям необъяснимой.
@ Бен Кроуэлл, это не заблуждение. При желании можно вывести траектории. Они выглядят как на картинке.
@Anixx Не могли бы вы дать ссылку на это изображение и как оно выводится?
Это траектории Бома (погуглите) в механике де Брогиля-Бома. Мы не знаем, является ли это объяснением , но оно может быть объяснением (кстати, я так не думаю). Не понимаю, почему заминусовали.
@WetSavannaAnimal, он же Род Вэнс en.wikipedia.org/wiki/De_Broglie%E2%80%93Bohm_theory
У меня есть одно возражение. Вне зависимости от того, верен этот ответ или нет, он явно не доказан, а также не является стандартным объяснением. Этот ответ должен был быть изложен, ИМО, в такой форме, как «согласно теории де Брогиля-Бома…».
@Cristi Stoica нельзя доказать или опровергнуть это, потому что это интерпретация. С другой стороны, траектории измерялись напрямую разными методами sciencemag.org/content/332/6034/1170.figures-only .
Добавил ссылку на pdf.
@Annix: Если вы прочитаете оба моих комментария, вы увидите, что у меня нет проблем с интерпретацией или доказательством бота. Я хочу сказать, что ваш ответ утверждает это как факт, а не как интерпретацию.
@Cristi Stoica траектории были измерены, это факт.
@Annix: это слабое измерение . В приложенном вами pdf-файле ключ к изображению гласит: «Реконструированные средние траектории ансамбля одиночных фотонов в двухщелевом аппарате». Слабое измерение — это не то же самое, что определение положения и получение траекторий. Когда вы пытаетесь реально измерить положение, интерференция уничтожается, и бомовские траектории тоже уничтожаются.
@CristiStoica: я проголосовал против, потому что это, кажется, говорит, что это правда. "="
@BenCrowell Фотоны — это элементарные частицы, которые ведут себя как другие элементарные частицы. У НИХ ЕСТЬ ТРАЕКТОРИИ, или они имеют распределения вероятностей в соответствии с их квадратичной волновой функцией, как и все другие элементарные частицы. Одиночные гамма-лучи при взаимодействии элементарных частиц имеют прямолинейную траекторию от точки взаимодействия до калориметра, где они регистрируются. Их волновая природа проявляется в их неопределенности внутри лямды, по ГУП.
@Cristi Stoica говорят, что находят траектории статистически . Не траектория отдельного фотона, а усредненная траектория после серии измерений.
Недавняя статья: Траектории Бома как аппроксимации правильно флуктуирующих квантовых траекторий , arxiv.org/abs/1308.5021