Воздействие будущего на прошлое (эксперимент Уилера)

[Asker15]

https://habr.com/ru/post/365651/

Будущее влияет на прошлое? Учёные подтвердили мысленный квантовый эксперимент Уилера на примере отдельных атомов

Вам кажется, что это — самое странное проявление квантовой механики? Как бы не так. Физик Джон Уилер предложил в конце 70-х мысленный эксперимент, который он назвал «эксперимент с отложенным выбором». Рассуждения его были просты и логичны.

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 Уилер, 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.

Если мы не будем убирать экран, то по идее, на нём всегда должна быть картина интерференции. А если мы будем его убирать — тогда либо фотон попадёт в один из телескопов, как частица (он прошёл через одну щель), либо оба телескопа увидят более слабое свечение (он прошёл через обе щели, и каждый из них увидел свой участок интерференционной картины).

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 неутешительному 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. То есть, либо будущее влияет на прошлое, либо в интерпретации происходящего в эксперименте со щелями есть что-то в корне неправильное.

Ещё вот это по теме:

https://www.youtube.com/watch?t=900&v=ZIpoMR8XNqE

Вот думаю - может быть, главный смысл существования форумов вроде этого - понять квантовую механику, сделать какие-то фундаментальные открытия которые приведут ко вливанию квантовой механики в обыденную жизнь?

[Andrey Lukyanov]

тогда либо фотон попадёт в один из телескопов, как частица (он прошёл через одну щель), либо оба телескопа увидят более слабое свечение (он прошёл через обе щели, и каждый из них увидел свой участок интерференционной картины).

Два телескопа не могут увидеть один и тот же фотон. Фотон поглощается (и излучается) только целиком и в одной точке. Также нет никакой разницы между поглощением фотона телескопом и поглощением фотона экраном.

И интерференционная картина не может создаваться одиночным фотоном — это всего лишь статистика после подсчёта попаданий множества фотонов.

[Валентин Н]

Никогда не мог понять в чём там парадокс. Ведь экспериментатор своими действиями или бездействием заставляет фотон вести себя то как волну, то как частицу.
Или я ошибаюсь? Но в чём?

[wandrien]

И интерференционная картина не может создаваться одиночным фотоном — это всего лишь статистика после подсчёта попаданий множества фотонов.

Интерференционная картина возникает как результат преломления волны.

[wandrien]

Никогда не мог понять в чём там парадокс. Ведь экспериментатор своими действиями или бездействием заставляет фотон вести себя то как волну, то как частицу.
Или я ошибаюсь? Но в чём?

Фотон должен заранее знать, как ему себя вести. До встречи с оборудованием экспериментатора.

[Валентин Н]

Фотон должен заранее знать, как ему себя вести. До встречи с оборудованием экспериментатора.

Сама интерференционная картина это что? Электроны летят через щели и рикошетят в разные стороны и попадают в разные части экрана: где-то гуще, а где-то пуще. Вот вам и интерференционная картина, разве не так? А если в щелях что-то поставить их траектория спрямится и "интерференции" не будет - будут две полосы.

[wandrien]

Фотон должен заранее знать, как ему себя вести. До встречи с оборудованием экспериментатора.

Сама интерференционная картина это что? Электроны летят через щели и рикошетят в разные стороны и попадают в разные части экрана: где-то гуще, а где-то пуще. Вот вам и интерференционная картина, разве не так? А если в щелях что-то поставить их траектория спрямится и "интерференции" не будет - будут две полосы.

Это в классическом варианте эксперимента. А здесь в щелях ничего не меняется, меняется в отдалении от них. Поэтому фотон при проходе через щель вынужден предсказать будущее.

[Валентин Н]

А здесь в щелях ничего не меняется, меняется в отдалении от них.

А что именно меняется. Кстати, а сам экран разве не является детектором? Раз он фиксирует попадание частиц, то он тоже детектор. И как он узанёт что в него попало, волна или частица, а как прищелевые детекторы узнают?
Тут попахивает передёргиванием фактов, как у теории относительности, но утверждать не стану.

[Волод]

Конечная причина всего несомненно находится в будущем, а не в прошлом.
Следовательно будущее определяет прошлое.
Типа антропного принципа, только круче.

[Bhudh]

интерференционная картина не может создаваться одиночным фотоном

Почему одним электроном может, а фотоном не может?

[Волод]

А здесь в щелях ничего не меняется, меняется в отдалении от них.

А что именно меняется. Кстати, а сам экран разве не является детектором? Раз он фиксирует попадание частиц, то он тоже детектор. И как он узанёт что в него попало, волна или частица, а как прищелевые детекторы узнают?
Тут попахивает передёргиванием фактов, как у теории относительности, но утверждать не стану.

Насколько я понял, телескопы расположены ещё дальше от щелей чем экран.

А фотон он не один, имя ему легион. И легионеры из этого легиона могут нестись с любой, даже сверхсветовой скоростью, могут смотавшись и в будущее и в прошлое оценить обстановку и принять решение о том, проходить их легиону через одну щель или сразу через две.

[Andrey Lukyanov]

И интерференционная картина не может создаваться одиночным фотоном — это всего лишь статистика после подсчёта попаданий множества фотонов.

Интерференционная картина возникает как результат преломления волны.

Волна волной, но конкретный фотон поглощается в конкретной точке.

интерференционная картина не может создаваться одиночным фотоном

Почему одним электроном может, а фотоном не может?

И электроном тоже не может.

[Волод]

....Волна волной, но конкретный фотон поглощается в конкретной точке...

Конкретный фотон существует только тогда, когда за ним конкретно наблюдают. А если не наблюдать, то ничего конкретного нельзя будет сказать.

[Andrey Lukyanov]

Конкретный фотон существует только тогда, когда за ним конкретно наблюдают. А если не наблюдать, то ничего конкретного нельзя будет сказать.

Поглощение фотона равносильно его наблюдению.

[Волод]

Конкретный фотон существует только тогда, когда за ним конкретно наблюдают. А если не наблюдать, то ничего конкретного нельзя будет сказать.

Поглощение фотона равносильно его наблюдению.

Если наблюдать только поглощение фотона экраном, то невозможно сказать через какую щель он пролетел.
Если наблюдать в телескоп и видеть через какую щель он пролетел, то он не будет интерферировать сам с собой.

[Andrey Lukyanov]

Если наблюдать только поглощение фотона экраном, то невозможно сказать через какую щель он пролетел.
Если наблюдать в телескоп и видеть через какую щель он пролетел, то он не будет интерферировать сам с собой.

Оптика телескопа создаёт дополнительную интерференцию.

Тут уже нельзя сказать, что у нас просто две щели — теперь у нас две щели плюс конструкция телескопа.

[Валентин Н]

Кажется до меня дошло! фотон распр как волна, но её энергия с расстоянием не падает, тк это и так 1 квант.
И натолкнувшись на препятствие, поглощается или отражается целиком, со всей своей энергией, т.е фронт волны должен исчезнуть и отражение будет происходить уже от этой точки и от неё начнёт расходится волна заново.

[Andrey Lukyanov]

Принцип Гюйгенса — Френеля.

[Валентин Н]

И что с ним?

[kemerover]

Никогда не мог понять в чём там парадокс.

Там нет никакого парадокса и никакой ретрокаузальности. Или, точнее сказать, есть множество интерпретаций этого эксперимента, которые полностью соответствуют современному пониманию КМ без какой-либо ретрокаузальности. Хотя некоторые физики почему-то любят это всё мистифицировать.

[Toman]

Если наблюдать в телескоп и видеть через какую щель он пролетел, то он не будет интерферировать сам с собой.

Что значит не будет? Не все же фотоны попадают в телескоп, а в самом телескопе - не все попадают в детектор - большинство попадет вообще во что-то другое вне или внутри телескопа. Как вы их будете считать без экрана или какого-то его эквивалента, чтобы судить об отсутствии интерференционной картины?

А если мы будем его убирать — тогда либо фотон попадёт в один из телескопов, как частица

Уже смешно: "как частица" он в телескопе вообще не попал бы куда нужно в соответствии с оптикой.

либо оба телескопа увидят более слабое свечение (он прошёл через обе щели, и каждый из них увидел свой участок интерференционной картины).

Про то, что один фотон увидеть как "более слабое свечение" нельзя, выше уже сказали. А что касается интерференционной картины - так для того, чтобы её хоть как-то увидеть, нужно один и тот же телескоп из одной и той же точки навести одновременно на обе щели, а не на одну из них.

[Валентин Н]

Из одного фотона разве может получиться интерфер. картина?

[Andrey Lukyanov]

Из одного фотона разве может получиться интерфер. картина?

От одного — нет. Но если пролетит много фотонов (неважно, кучей или по отдельности), то точки их попадания распределятся в соответствии с правилами интерференции.

[Валентин Н]

Из одного фотона разве может получиться интерфер. картина?

От одного — нет. Но если пролетит много фотонов (неважно, кучей или по отдельности), то точки их попадания распределятся в соответствии с правилами интерференции.

И как это доказывает волновую природу? Или о чём речь, что-то я совсем запутался.

[Andrey Lukyanov]

И как это доказывает волновую природу? Или о чём речь, что-то я совсем запутался.

Если бы не было волновой природы, то точки попадания распределялись бы по-другому.