Причина коллапса ВФ?

[Veter]

Почему в интерферометре при отражении от зеркал фотона коллапс ВФ не происходит хотя взаимодействие со средой имеется?

[valeriy]

Почему в интерферометре при отражении от зеркал фотона коллапс ВФ не происходит хотя взаимодействие со средой имеется?

Вы имеете в виду под средой зеркало? На самом деле явление коллапса ВФ изначально было постулировано Бором и примкнувшим к нему ученых в начале зарождения квантовой механики, демонстрирующей очень непонятные по тем временам явления. Чтобы как-то объяснить эти явления, в частности, был выдвинут тезис коллапса ВФ. ВФ, как таковая, несет в себе вероятностные характеристики возможности обнаружения частицы в заданном пространстве и фазовые характеристики частицы. Постулируется, что как только частица будет зарегистрирована, волновая функция мгновенно исчезает (Мавр сделал свое дело - Мавр может уходить).

Не все разделяют позиции Копенгагенской школы. И в частности, это касается постулата коллапса ВФ. Волновая функция не коллапсирует. Она несет в себе признаки пространства, в котором происходят те или иные квантовомеханические события. Вспомните - при решении уравнения Шредингера необходимо знать краевые условия задачи, к которым относятся приборы, помещенные в пространство эксперимента (например, источники частиц, коллиматоры,  поляризаторы, щелевые решетки, и другая всякая хрень). Именно ВФ несет в себе информацию обо всей этой геометрической конфигурации.

Но можно заметить, что в зависимости от того, какую частицу запустим в это пространство (здесь играют роль такие параметры как-то масса частицы, ее скорость), мы получим разные клоны волновых функций. Это означает, что каждая частица индуцирует волновую функцию с заданными параметрами из вакуума. Звучит слегка неожиданно, но надо признать, что вакуум вездесущ и все выше упомянутые приборы, помещенные в пространство эксперимента, возмущают вакуум. Иначе говоря, поляризуют его. Поэтому частица, запущенная в данное пространство, также будет поляризовать вакуум, возбуждая в нем сонм виртуальных пар частиц и античастиц, сопровождающих эту исходную частицу.  И этот сонм сопровождающих пар, условно говоря, прокладывает наиболее оптимальный путь для частицы благодаря конструктивной и деструктивной интерференции этих виртуальных пар, происходящей постоянно, по мере движения частицы.

Из сказанного выше следует вывод, что зеркало, о котором упомянуто в вопросе, является одним из прибором, помещенных в пространство эксперимента. С какой целью его поместили в это пространство, на это может ответить экспериментатор. Но можно заметить, что зеркало, как инородный предмет, будет возмущать (или поляризовать) вакуум по вполне определенным законам, которые угодны экспериментатору для выполнения каких-то поставленных задач.

[Veter]

К сожалению в волны-пилоты поверить не готов. Например по причине проведённых экспериментов с отложенным выбором, результаты которых  говорят что если волны-пилоты существуют то их скорость распространения должна быть быстрее скорости света в несколько раз.

[valeriy]

Например по причине проведённых экспериментов с отложенным выбором, результаты которых  говорят что если волны-пилоты существуют то их скорость распространения должна быть быстрее скорости света в несколько раз.

НАСТОЯЩЕЕ ОПРЕДЕЛЯЕТ ПРОШЛОЕ?

Было поставлено несколько экспериментов, реализующих схему Уилера, которые показали, что когда перед телескопами ставится экран, то на нем всегда возникает интерференционная картина. А когда экран убирается, то телескопы всегда фиксируют фотоны в одной из щелей.

Ничего необычного, однако твердолобые сторонники Копенгагенской интерпретации приходят к выводу, что действия экспериментатора, когда он ставит и убирает интерференционный экран, определяют событие, которое уже произошло! - прохождение фотона через одну щель или через обе. Им проще поверить в эту сказку, чем признать ложность Копенгагенской интерпретации

Два разных прибора предназначены для разных задач. Телескоп - детектор единичных событий - или есть фотон од далекого источника или его нет. А световой экран фиксирует интерференционное явления, возникающее при индицировании виртуальных фотонов в вакууме. Именно вакуум, как особая сверхтекучая жидкость, строит интерференционную картину, адекватно отвечающую поставленной экспериментальной задаче. В данном случае картина, возникающая после решетки. Световая пластина будет фиксировать факт интерференции. А вот телескоп-детектор может только обнаружить или нет единичное событие.

Здесь проблема в том, что со времен эксперимента Майкельсона-Морли физики напрочь не учитывали роли вакуума в поведении частиц. По крайней мере физики времен становления квантовой механики. Только в след за Ричардом Фейнманом стали уделять этому пристальное внимание.

[Станислав]

Световая пластина будет фиксировать факт интерференции

это не так.
Интерференция - обобщенный образ отношений между регистрируемым множеством одиночных событий и только.

[Veter]

 
Про телескопы конечно весело.

[valeriy]

Интерференция - обобщенный образ отношений между регистрируемым множеством одиночных событий и только.

Замечание Станислава очень к месту. Кстати отсюда же следует, что эксперимент с отложенным выбором не раскрывает дуальную суть волны-частицы. Как верно заметил Станислав, чтобы наблюдать волновые проявления, необходимо накапливать статистику о множестве одиночных событий. Только в совокупности эти одиночные события выявляют интерференцию. А каждое по отдельности дает только засветку в каком-то случайном месте на экране.

К вопросу о световых волнах. Эти волны слагаются из множества фотонов (квантов света). Эти квантовые объекты являются бозонами (частицами с целым спином). А поэтому они при каждом удобном случае образовывают Бозе-конденсатные состояния. Попросту говоря, могут образовывать длинные цуги электромагнитного возмущения. Если отслеживать поведение такого цуга, то при помещении пластины на пути его распространения можно сразу зафиксировать интерференционный паттерн. Но это только потому, что цуг включает в себя множество единичных фотонов. Каждый фотон, поглощаясь активным атомом пластины дает единичное событие. А в совокупности эти раскрывают дают интерференционные полосы.

[Veter]

Это слабый аргумент.
Например вместо двух щелей можно использовать интерферометр М-Ц где плечи настроены так что всегда будет срабатывать один из выходных детекторов.
Эксперименты с отложенным выбором будут более наглядными.
При перекрытии одного из плечей волновые свойства частицы резко пропадут и проявится только свойства частицы. При этом поведение фотонов резко изменится на выходе.

[valeriy]

Например вместо двух щелей можно использовать интерферометр М-Ц где плечи настроены так что всегда будет срабатывать один из выходных детекторов.

Как я понял, Вы имеете в виду интерферометр Маха-Цандера
ОК. В данном случае в качестве источника света, как правило, используется лазер, луч от которого посылается на полупрозрачное зеркало BS

Давайте обсудим вначале, что из себя представляет луч лазера. Это - хорошо когерентный поток тысяч и тысяч фотонов, порожденных в результате лавинообразного перехода тысяч и тысяч электронов с верхнего энергетического уровня на нижний.  То-есть каждый электрон, в результате перехода на нижний уровень, испускает только один фотон. Но их лавинообразный сброс приводит к тому, что все излученные фотоны образовывают единый цуг излучения, который далее и направляется но полупрозрачное зеркало BS.

Как Вы заметили, я постоянно употребляю слово цуг, который, по сути, представляет собой Бозе-конденсат этих тысяч и тысяч фотонов. Далее этот конденсат можно "резать, как ливерную колбасу" на части с помощью полупрозрачных зеркал. От этого вкусовые качества ее не изменяться. А по сути, два отдельных цуга, когерентных по отношению друг к другу, остаются теми же самыми Бозе-конденсатами. Далее эти цуги можно снова объединять друг с другом. Можно их гасить, сдвинув по фазе на соответствующий фазовый угол. То-есть работать с ними, как с волновыми пакетами.

[Veter]

Давайте обсудим вначале, что из себя представляет луч лазера. Это - хорошо когерентный поток тысяч и тысяч фотонов,

Процитирую из PDFки прикреплённой чуть выше:
"Мы  описываем  опыт  по  проверке  соотношения  дополнительности  между
свойствами  волны  и  частицы  у  единичных  фотонов,  в  котором
синхронизированные импульсы с единичными фотонами эмитируются отдельным
источником – N-V  цветным  центром (nitrogen-vacancy color center)  на  алмазном
нанокристалле.  Единичные  фотоны  направляются  в  интерферометр  Маха-Цандера,  имеющий  выходной  светоделитель  с  управляемым  коэффициентом
отражения R.  При  этом  выбор  режима  светоделителя (открыт  или  закрыт)
осуществляется случайным образом и на пространственно-подобном удалении (в
релятивистских  терминах)  от  точки  входа  фотона  в  интерферометр,  как  и
требуется при реализации эксперимента Уилера с отложенным выбором. ...

...Эксперимент  начинается  с  синхронизированного  однофотонного  источника
на  фотолюминисцентном N-V  цветном  центре (nitrogen-vacancy color center)  на
алмазном  нанокристалле.....

....Поскольку  полная  иллюстрация  дополнительности  требует  использования
одиночных  частиц,  квантовое  поведение  световой  волны  сначала  исследовалось
с  помощью  двух  выходных  детекторов,  включенных  независимо,  и  счетчиков
совпадений без подачи напряжения на EOM. В этой ситуации, в которой выходной
светоделитель  практически  отсутствовал,  мы  измеряли  параметр  корреляции  α
[14, 16],  который  эквивалентен  второму  порядку  корреляционной  функции  в
окрестности  нуля  g(2
)(0).  Для  идеального  источника  одиночных  фотонов
квантовая  оптика  предсказывает  идеальную  антикорреляцию  α = 0,  в
соответствии  с  представлением  о  фотоне  как  о  частице,  которая  не  может
одновременно  быть  обнаружена  в  обоих  плечах  интерферометра.  Для  нашего
источника [32] мы получили α = 0.15±0.01, т.е. значение, много меньшее единицы,
что  показывает,  что  мы  действительно  работали  в  режиме,  близком  к
однофотонному"

 

[Станислав]

мы  действительно  работали  в  режиме,  близком  к однофотонному"

и в чем фишка?
Я как-то не понял, что здесь особенного?

[Veter]

Спросите у valeriy.
Это он начал развивать тему тысяч и тысяч фотонов в лазерном пучке.

[valeriy]

Это он начал развивать тему тысяч и тысяч фотонов в лазерном пучке.

Я посмотрел статью. Там авторы на самом деле отмечают, что работают с единичными фотонными импульсами. На рис. 3 они показывают результаты эксперимента:


Можно видеть, для того чтобы проявить результат эксперимента, они при каждом заданном фазовом сдвиге набирают статистику (параметр Counts). Это имеено то, на чем меня поправил Станислав:

Интерференция - обобщенный образ отношений между регистрируемым множеством одиночных событий и только.

[Станислав]

Это он начал развивать тему тысяч и тысяч фотонов в лазерном пучке

он конечно сильно приуменьшил.
И что с того?
Я как-то не вижу оснований запрещать распространять вероятностную статистику в обе стороны. Теория вероятности инвариантна относительно времени и с одинаковой вероятностью описывает как будущие, так и предшествующие данной выборке, события. А уж какое бла-бла прицепить к этим расчетам, дело тридевятое.
Тут другое интересно - экспериментально подтверждено, что фотоны не летают.

[Станислав]

надо же как все испугались