В эксперименте с двумя щелями интерференционные картины проявляются, когда свет проходит через щели и освещает экран. Итак, вопрос в том, если выстрелить одним фотоном, будет ли на экране интерференционная картина? Или экран показывает только одно место, где находится одиночная фотонная частица?
Ответ положительный на оба вопроса: да, экран действительно показывает одно место для одной частицы и да, накопленная картина после многократного повторения эксперимента действительно показывает интерференционную картину.
Набор красивых картинок и видео эксперимента с двумя щелями в режиме «одна частица за время» можно найти здесь (эксперимент с электроном, но концептуально разницы нет).
Позвольте мне попробовать несколько иной способ ответить на этот (избитый) вопрос.
У фотона нет местоположения или, по крайней мере, четко определенного местоположения, пока вы не взаимодействуете с ним и не заставите его локализоваться.
Когда фотон попадает на фотоумножитель, или фотопластинку, или что-то еще, что вы используете в качестве экрана, взаимодействие происходит в точке, и это локализует фотон. До тех пор несколько бессмысленно говорить о положении фотона. Я не имею в виду, что у фотона есть положение, но мы этого не знаем, я имею в виду, что у фотона просто нет положения. Поэтому не имеет смысла спрашивать, через какую щель прошел фотон. поскольку положение фотона плохо определено, он занимает всю экспериментальную установку.
Таким образом, один фотон действительно проходит через обе щели, но затем взаимодействует с экраном в какой-то точке. Точка взаимодействия с экраном является случайной, а вероятность положения определяется квадратом волновой функции. Вот почему со временем картина, созданная множеством фтонов, дает вам интерференционную картину.
Мы не знаем, испускает ли источник света фотоны или нет. Мы знаем, что если мы отключим питание источника света, интерференционная картина исчезнет, и что если мы достаточно уменьшим интенсивность света, мы в конце концов начнем видеть отдельные события, если у нас есть подходящий измерительный прибор. Опять же, если мы отключим питание, эти отдельные события прекратятся (за исключением «темнового периода», характерного для детектора), так что это определенно источник света, вызывающий отдельные события, но мы не знаем, что происходит в между.
Этот простой вид эксперимента можно объяснить с помощью полуклассической модели, в которой между источником и детектором существует электромагнитное поле, а ток детектора то выключается, то включается. Только когда мы рассматриваем более сложные эксперименты, в частности, в которых мы проектируем источники света так, чтобы два или более отдельных события были точно синхронизированы во времени, мы обнаруживаем, что ни фотоны, ни электромагнитное поле не работают очень хорошо .
Следовательно, мы можем или не можем удовлетворить предпосылку «если выстрелить одним фотоном...», что делает невозможным с уверенностью ответить на вопрос с нашим нынешним пониманием. Тем не менее, я проголосовал за ответ Славика, потому что так обычно говорят.
Как говорит @Slaviks, «ответ положительный на оба вопроса», но мне нравится современная и экспериментальная (!) интерпретация Ю. Кудера. Смотрите сами (!),
Квантовая частица ИМЕЕТ местоположение (вопреки словам @Rennie), нет никакой «философской двойственности», есть только ограничение в выборе хорошей изобразительной модели , когда вы ограничены вариантами изображения «волна или частица»: Кудер демонстрирует, что хороший картина модели "промежуточная волна/частичный объект" существует!
Представьте себе «локализуемый объект», который не имеет четко определенной границы, но имеет четко определенный предел расстояния (лямбда) для взаимодействия с препятствиями (другими объектами).
В сети есть статья об этом эксперименте .
Qмеханик