В самом начале научного прогресса свету нашли аналогию в виде водяной волны. И даже в таком доисторическом виде Юнгу удалось от «точечного источника Солнце» (камера-обскура) получить интерференционную картинку. Разговоров на тему когерентности и монохроматичности тогда не шло. Во-первых, потому, что один волновой фронт, разделившийся на двух щелях на два, по определению, был когерентным и монохроматичным (см. рис. a.), а во-вторых, потому, что Юнгу и в голову такое прийти не могло. По аналогии с водяной волной, которая легко накладывается амплитудами (вода на воду) в любых условиях, и сочетаниях, свету тоже ничего такого не требовалось, да и учитывая источник (Солнце), никакая полихроматичность не помешала. Хотя вариант нескольких волн сразу – теоретически и не рассматривался. Иначе бы, обратили внимание, что предсказать максимумы и минимумы становится невозможным (см. рис. b.).
В продолжение научного прогресса Максвелл переменное электромагнитное поле вокруг проводника с переменным током заподозрил в том, что оно и есть свет. Таких источников в природе нет; Максвелл, да и Герц в своих опытах свет так и не получили, но конфигурация света-волны изменилась. Стала плоской синусоидальной электромагнитной волной.
Главное отличие в механизмах интерференции водоподобной волны и плоской синусоидальной заключается в том, что водоподобный волновой фронт накладывался сам на себя, а плоских синусоидальных электромагнитных волн для наложения нужны две штуки. Понятно, что они должны быть хоть как-то однотипны. Хотя, интерференция, полученная Юнгом от источника – Солнце (источник откровенно полихроматичен), никуда не исчезла, пошли утверждения об строгой необходимости именно монохроматичности, и когерентности.
Когерентность обеспечили очень просто: просто постановили, что две щели, по умолчанию, являются когерентными источниками. Про механизм лучше не спрашивать, но можно себе представить:
от источника на пути к щелям, сами понимаете такие волны летят как попало (см. рис. а.) Одним цветом мы обозначили фазу, другим противофазу. Завидев щели, волны, подошедшие к ним раньше, вероятно, начинают тормозить (см. рис. b.
А еще дальше, как всегда, наличие не двух, а множества синусоидальных электромагнитных волн – не рассматривалось. Иначе, стало бы понятно, что когерентность там вовсе не обязательна, а амплитуды накладываются абсолютно как попало (см. рис. с.)
Электрон переплюнул оба представления о волне: и средневековое, и современное.
С одной стороны, электроны к щелям подходят как плоские синусоидальны волны, с другой, сразу после щелей начинают изображать нечто водоподобное. Но учебник Савельева строго предупреждает о том, что «не следует представлять дело так, что какая-то часть электрона проходит одно отверстие, а другая часть – через второе.» То есть, при интерференции электрона он, явно, не сам на себя накладывается. Однако, после опытов с одиночными фотонами нельзя сказать, что и два электрона складываются амплитудами. Тем более, что на выходе, то есть, на фотопластинке отрабатывает уж никак не более интенсивный электрон. Обычный. К тому же, к моменту появления там второго электрона, первый уже успел отработать. Может быть, конечно, что функция первого электрона, отдельно от самого электрона и способна подождать функцию второго, кто же эти функции знает – мало ли на что они способны, но сами электроны там явно не при чем.
Таким образом, получается, что электрон ни сам на себя амплитудами не накладывается, ни два электрона амплитудами не накладываются, и собственно говоря, об явлении интерференции для электронов говорить вообще нельзя. Какая же это интерференция, если нет наложения амплитуд.
И еще один аспект, который обычно только упоминается – это образование минимумов. Минимумы при интерференции, как все знают, образуются там, где на экран приходятся волны, попавшие в противофазу. Такие волны гасят друг друга. У водяных волн, как минимум, немного уменьшают амплитуду, поэтому интуитивно и для света, это кажется непротиворечивым. А вот на примере электрона абсурдность становится хорошо заметна. Пока электроны падают по одному, никак не складываясь амплитудами,
некоторые из них, не складываясь амплитудами в противофазах, умудряются образовать минимумы.
Ну, они, вероятно, просто исчезают. Без шума, пыли, и запаха серы.
Электронов, во Вселенной, конечно, очень много, но этак мы своими опытами таки рискуем несколько выкосить их ряды. Даже, если в противофазу складываются всего-лишь волновые функции, то на фотопластинке отсутствуют натуральные электроны - нехорошо.
P/S : Имеется еще одно прискорбное для квантовой математики физическое обстоятельство. Дело в том, что электроны из электронной пушки вылетают с разными скоростями. То есть, спектр волн де Бройля по сути - сплошной, хотя и в некотором пределе. Эмиссия то термоэлектронная. Там, где для одних электронов, вроде как, должен быть минимум, для других будет максимум. Мало того, что никакой монохроматичности, и когерентности, так еще и на дисперсии выехать не удастся, поскольку электроны все одинаково с фотоэмульсией прореагируют.
-
Еще про квантовую механику:
О глупости из которой выросла квантовая математика.
О том, как у квантовых математиков получилась энергия функции, и две фазовых скорости.