Для людей, которые тем или иным образом пробовали ознакомиться с основными понятиями квантовой механики известен такой термин как “квантовая суперпозиция” который говорит нам о том, что объект может находиться одновременно в нескольких квантовых состояниях до того момента, пока мы не начнём за ним наблюдать.
Этот эффект хорошо виден на опыте с двумя щелями. Когда у нас есть источник света, перегородка с двумя параллельными щелями и проекционный экран. При освещении экрана через перегородку мы увидим интерференционную картину (усиление или же ослабление освещённости при наложении волн света с одинаковой частотой), на экране это выглядит как вертикальные светлые полосы, пересекающиеся с тёмными.
Интерференция характерна для волн, а, значит, свет — это волна. Но, с другой стороны, если бы мы испускали свет порциями и, к примеру, поставили бы детектор, чтобы зафиксировать через какую из щелей проходит свет, то интерференционная картина исчезла бы и мы бы увидели две светлые полосы, как будто маленькие частицы прошли через щели и попали на экран, проецируя изображения щелей. Поэтому учёные считают, что свет это и волна и частица одновременно, и он ведёт себя по разному зависимости от условий.
В физике все процессы описываться уравнениями и двухщелевой эксперимент не исключение. Пускай, если открыта только первая щель, то решение волнового уравнения это некое число A, а если вторая решение Б. Принцип суперпозиции говорит о том , что общее решение для двух открытых щелей это просто сума решений для каждой из щелей (А+Б). Однако, в эксперименте с тремя щелями всплыло кое-что ново.
Дело в том, что когда открыты две щели одновременно то частица неким образом проходит через обе щели одновременно и взаимодействует сама с собой.
В эксперименте с тремя щелями происходило приблизительно то же самое, но экспериментальные данные не являлись суммой решений для трёх щелей, которую ожидали учёные, это означало, что есть какой-то недостающий элемент, а, значит, всё не так просто описывается, как хотелось бы. Эксперимент с тремя щелями показал, что элементарные частицы могут описывать довольно абстрактные траектории и по-разному взаимодействовать с собой или другими квантами. Поэтому само понятие суперпозиции, которое описывается во многих источниках и книгах не совсем корректное. Состояние суперпозиции является не просто суммой нескольких состояний, а учитывает некие поправки на сложное взаимодействие частиц.
Автор: Владислав Кигим. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.