Журнал «Компьютерра» № 8 от 27 февраля 2007 года | страница 19

Но самое интересное в другом. Можно предположить, что такая интерференция возникает только в результате падения на экран множества фотонов, каждый из которых проходит или только через первую щель, или только через вторую. В этом случае фотоны при движении вели бы себя как обычные частицы и только при попадании на экран взаимодействовали друг с другом как волны. Однако эта гипотеза безоговорочно опровергнута экспериментом. Физики давно научились изготовлять источники единичных фотонов, следующих друг за другом через бо,льшие промежутки времени, нежели те, что требуются свету для прохождения дистанции между излучателем и экраном. Тем не менее результат от этого не меняется: при одной открытой щели интерференции нет, при двух — есть. Это и означает, что каждый фотон — не только частица, но и волна, проходящая через обе открытые щели.

С помощью двухщелевого эксперимента квантовую природу фотонов можно продемонстрировать даже эффектнее. Пусть обе щели открыты, и пусть мы каким-то образом можем следить за движением фотонов — например, с помощью промежуточных детекторов, расположенных вблизи каждой щели. Оказывается, что при включении детекторов интерференция исчезает! Таким образом, любая попытка проследить путь фотона уничтожает квантовую волновую неопределенность и делает фотон аналогом обычной классической частицы, движущейся по хорошо определенной траектории. А вот когда фотон «гуляет сам по себе», не контактируя по пути с измерительной аппаратурой, он сохраняет свой корпускулярно-волновой дуализм. Такое поведение полностью согласуется с принципами квантовой механики.

Казалось бы, вопрос закрыт. Тем не менее в 1978 году Уилер подметил еще одну возможность, которая никому не приходила в голову. Допустим, что фотон каким-то образом заранее «узнает», намерен ли экспериментатор задействовать промежуточные детекторы, и в соответствие с этим меняет свое поведение? Конечно, эта гипотеза выглядит весьма причудливо, но ведь квантовая механика вообще полна парадоксов. Во всяком случае, Уилер считал, что проверить гипотезу стоит.

Это и сделали французские ученые. Правда, в классическом двухщелевом эксперименте такая проверка была бы слишком сложной технически, поэтому Жан-Франсуа Рош (Jean-Francois Roch) и его коллеги построили другую приборную схему. Стенку с двумя щелями заменил двухплечевой интерферометр. Единичные фотоны от источника попадали на полупрозрачное зеркало BS1, которое с равной вероятностью направляло их по двум 48-метровым путям, приводящим к двум детекторам. Оба пути совершенно разные, так что регистрация фотона детектором, стоящим на пути 1, означает, что этот фотон не мог пройти по пути 2. Таким образом, пути фотонов точно прослеживаются, и детекторы, в соответствии с принципами квантовой механики, не должны регистрировать никакой интерференции.