Как-то появилось у меня желание в домашних условиях повторить знаменитый двухщелевой эксперимент, который базируется на не менее знаменитом опыте Юнга. Казалось бы, сделать оснастку для опыта очень и очень просто. Всего-то нужна пара картонок, источник света и тёмная комната.
Я исходил из простой логики - если уж Юнг когда-то смог провести эксперимент буквально со свечкой и бумажкой, то чем я хуже. Зато на выходе увижу знаменитый эффект наблюдателя, да и вам, уважаемые читатели, покажу результат. Хм...Ну да, но нет.
На практике всё оказалось сложнее.
Постановка эксперимента
Итак, первый шаг, который я сделал. Взял две картонки. В одно прорезал одно прямоугольное отверстие. В другой два прямоугольных отверстия. В качестве источника света взял фонарик. Картонки с прорезями расположил на штативе, а в качеств экрана вполне подходила стена без картинок и со светлыми обоями.
Ну думаю, сейчас сам пощупаю эффект наблюдателя. Ведь это интересно и здорово. Удивлялся себе, что не старался повторить опыт раньше. Само собой, его показывали в институте, но всё-таки своими руками ценнее.
Включаю значит свою импровизированную установку и вижу. Вместо ожидаемой интерференционной картин на экране две, мать их, полосы как на голове у барсука. Ну что же, отлично. Получается, я опроверг опыт Юнга и никакой корпускулярно-волновой дуализм не существует. Свет есть частица. Окай...Хорошо.
По моему замыслу я должен был увидеть интерференционную картинку, а потом наблюдать с помощью фотокамеры и видеть как на моих глазах свет меняет свою природу! Чем фотокамера не наблюдатель?
Что ожидалось увидеть
Вообще, классический эксперимент предполагает следующее. Это хорошо показано на инфографике.
По идее, при первом действии должна была получиться интерференционная картина, а во втором случае (при наличии наблюдателя) волны должны были стать частицами и проходить через щели, оставляя плоские следы на экране.
На роль наблюдателя, как мне казалось, хорошо подходила камера телефона. Не получилось ничего. Совсем.
Почему ничего не вышло?
Что же, я полез разбираться в чём, собственно говоря, проблема. В итоге первую часть опыта Юнга повторить удалось. Полосатик на экране у меня успешно получился. Причём, во многих источниках было обозначено, что практически невозможно получить картину от интерференции с обычным фонариком. Но я поигрался с расположением экрана, цветом свечения фонаря, фокусными расстояниями и прочими параметрами. В итоге, взяв красный фонарик из LED-диодов, эффекта я добился.
В сети вы найдёте множество роликов, где для этой цели используется красный лазерный луч от дальномера. Там эксперимент получится сразу без бубна и танцев.
Условия для интерференции, в общем-то, указаны в статье на Вики. И мне надо бы было про них вспомнить. Но я исходил из того, что Юнг ещё в каменном веке сделал установку и всё вышло.
Что же, свет есть волна и частица. Это мы, вроде как, подтвердили на практике.
Что же насчёт наблюдателя и переключения режимов?
Излишние упрощения - огромная беда
Очень много статей есть про эффект наблюдателя, где явление излишне мистифицируется и до неприличия упрощается. В итоге все рассуждения приходят к тому, что достаточно посмотреть на установку, ты сразу становишься наблюдателем и эффект переключается. Как выяснилось это совсем не так.
Та схема, которая приведена выше правильная, да не очень.
Эффект наблюдателя не получится увидеть в домашних условиях. Знаете почему?
Всё очень просто. Классический эксперимент про эффект наблюдателя подразумевает изучение одного фотона. Экспериментальный источник света должен испустить единственный фотон. Если его не измерять, то на экспериментальном экране появится распределение, эквивалентное для части интерференции. Если его измерить, то получится, что он. как это называют, претерпел коллапс и стал частицей.
В классическом эксперименте магия началась, когда этот единичный фотон попытались поймать на щелях второго экрана, чтобы понять, через какую из щелей он прошёл. Согласитесь, очень странно, что фотон интерферировал сам с собой, поэтому интересно было посмотреть на поведение этого импульса у экрана - вдруг он разделялся каким-то чудесным образом.
Напротив двух щелей поставили фотодатчики и когда ждали появления двух лучей или чего-то такого, что помогло бы интерференции, фотон вдруг опять проявил свойства частицы и отправился на изображение щели.
В постановке эксперимента я допустил сразу море ошибок. В итоге эксперимент подобного уровня дома, увы, не провести. И проблема даже скорее не в датчике, а в единичном фотоне.
Так что там с волной и частицей сразу?
Когда видишь суть этого эксперимента в полном объеме, то следы мистики из головы улетучиваются. Главная проблема тут - иллюстративный материал. Схема,которая приведена выше, показывает суть проблемы, но нигде не отмечено, что зафиксировать пытались единичный фотон, а потом и электрон по такой же схеме.
Следующий момент - эффект наблюдателя. При таком раскладе получается, что это не есть "посмотрел глазами и мир изменился". Всё-таки измерение есть процесс куда более сложный и осмысленный. Но при этом двойственность волны-частицы сохраняется.
Кроме того, даже в лаборатории увидеть эксперимент глазами не получится. Ведь проводится он с накопительным фотоэкраном, который фиксирует попадание фотона или волны. Это не выглядит так, что ты пришёл, бросил взгляд на установку или включил камеру, а частица там сразу стала волной и наоборот. Всё куда более сложно.
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!
