Что ж, опыт с дифракцией электронов (или каких-то других квантовых частиц) на одной щели мы рассмотрели. И теперь мы рассмотрим более сложный опыт - с двумя щелями.
Этот опыт с двумя щелями стал классическим для квантовой механики, так как в нем т.н. "корпускулярно-волновой дуализм" квантовых частиц проявляется еще более явно, как и другие особенности квантового мира. И все существующие ныне интерпретации квантовой механики, прежде всего, пытаются дать объяснение этому опыту.
Странности результатов опыта
Суть опыта очень простая. Частицы (например, электроны) - пучком или по-отдельности - выпускаются из источника, на их пути стоит перегородка с двумя щелями, а за ней - экран, который регистрирует частицы.
Если запускать электроны по-одному, они могут попасть в разную область экрана, вроде бы совершенно случайным образом. Однако если мы последовательно запустим большое количество электронов, то они все вместе "изобразят" на экране "картину интерференции", состоящую из "полосок", в которые электроны попадают часто, и чередующихся с ними "полосок", куда электроны попадают реже.
Такая картина интерференции характерна для волны, проходящей через две щели: волна на щелях разделяется на две, а после щелей она снова соединяется, так что амплитуды этих двух волн складываются или взаимно "гасят" друг друга, и в результате при достижении экрана волна создает несколько полос с максимальной и минимальной амплитудами.
Отсюда возникает первая "странность": если каждый электрон пролетает через одну из двух щелей в качестве частицы, то почему, спрашивается, его траектория отклоняется за щелью таким образом, что при большом количестве электронов они все вместе создают на экране эту "картину интерференции"? Иначе говоря, для того, чтобы электроны, пролетая через одну щель, все вместе могли создать такую "картину интерференции" на экране, каждый электрон должен каким-то образом "знать" о существовании второй щели, через которую он не пролетает, и "учитывать" наличие этой второй щели.
Если же электрон проходит одновременно через обе щели в качестве волны, то тогда появление "картины интерференции" на экране вопросов не вызывает. Но тогда появляется вопрос, почему при прохождении двух щелей электрон "превращается" в волну (ведет себя как волна), а на экране снова ведет себя как частица, которая оставляет на экране четко локализованную точку?
И вторая "странность". Если мы поставим сразу за щелями детекторы, то мы обнаружим, что каждый электрон пролетает только через одну щель, и пролетает как частица. Однако в таком случае "картина интерференции" на экране исчезает - на нем появляются только две полоски от двух щелей.
Физики тупят
Результаты этого опыта повергли физиков в такой шок, что они, похоже, немного тронулись умом, вслед за Шредингером и Гейзенбергом. И сегодня многие из них уверены, что каждый электрон проходит одновременно через обе щели, сразу за щелями каким-то образом "интерферирует сам с собой" (то есть ведет себя как волна), а на экране каким-то образом почему-то вновь превращается в частицу, четко локализованную в пространстве.
А у некоторых физиков крыша уехала еще дальше, и они уверены, что электроны каким-то образом узнают, когда физики ставят детекторы за щелями, и поэтому хитрые электроны, желая обмануть физиков, в таком случае и за щелями ведут себя как частицы, пролетая только через одну щель, и поэтому "картина интерференции" на экране в таком случае исчезает.
То есть, по мнению таких физиков, квантовые частицы ведут себя по-разному, в зависимости от того, что планируют измерять физики. Если детекторов за двумя щелями нет - электроны устраивают буйную вечеринку, пролетая сразу через обе щели. А когда физики ставят за щелями детекторы - электроны, зная, что физики за ними наблюдают, ведут себя как хорошие пай-мальчики, пролетая только через одну щель, как это и положено "приличным частицам".
Объяснение опыта
Правильное объяснение этого опыта очень простое. Никаких "странностей", никакой "мистики", и никаких "вечеринок".
Каждый электрон порождает колебания пространства-времени, и движется в этом колеблющемся пространстве-времени. При прохождении щелей, эти колебания пространства-времени, естественно, проходят через обе щели, а сразу за щелями снова соединяются и интерферируют (резонируют) между собой.
При этом каждый электрон, конечно, проходит только через одну щель, всегда оставаясь частицей. Но его траектория уже частично задается этими колебаниями пространства-времени - задавая для него более предпочтительные (более вероятные) точки и траекторию. Поэтому каждый электрон, двигаясь за щелями в этом колеблющемся пространстве-времени - там, где эти колебания пространства-времени уже сложились и создали интерференцию - избегает тех точек и траекторий, в которых амплитуда колебаний пространства-времени минимальна. И в результате, при большом количестве электронов - каждый из которых проходит через одну из двух щелей - на экране возникает "картина интерференции", которая отображает интерференцию колебаний пространства-времени.
В случае же, если мы сразу за щелями размещаем детекторы и проводим измерения/наблюдения за пролетающими электронами, то мы тем самым разрушаем эти колебания пространства-времени. Поэтому их сложения и интерференции за щелями уже не происходит, и "картина интерференции" из электронов на экране не возникает.
Вот и все. То есть, как и в опыте с дифракцией, интерференцию создают не электроны как таковые, а колебания пространства-времени. А электроны, двигаясь в этом колеблющемся пространстве-времени, просто отображают на экране эту произошедшую за двумя щелями интерференцию колебаний пространства-времени.
Интерпретация де Бройля-Бома
Таким образом, нужно признать, что наиболее правильное объяснение этого опыта дает интерпретация де Бройля-Бома.
Однако и в этой интерпретации также присутствуют ошибки и недостатки:
1). Де Бройль и Бом так и не смогли внятно объяснить, что такое их волна-пилот. Но никакой волны-пилота нет - есть колебания самого пространства-времени, порождаемые любой квантовой частицей (волны де Бройля).
2). Бом был последовательным детерминистом (как и Эйнштейн). Поэтому он полагал, что каждый отдельный электрон на пути к щелям и к экрану летит по классической траектории, задаваемой волновой функцией. А отклонение электронов от этой траектории он объяснял тем, что мы не знаем начальных условий, при которых электроны вылетают из прожектора.
То есть "случайность", как и вероятностный характер квантовых закономерностей, по мнению Бома, имеет те же причины, что и в классической физике. Никакой "случайности" в квантовом мире нет - в нем все, как и в классической физике, жестко детерминировано, просто мы не можем учесть все факторы, влияющие на поведение квантовых частиц.
А это, конечно, не так: случайность в квантовом мире - самая настоящая, и во многом именно поэтому закономерности квантового мира (и то, как мы их описываем) столь сильно отличаются от закономерностей макромира и классической физики.
И это, пожалуй, самая серьезная ошибка, которую допустил Бом в своей интерпретации.