Формулировку одного из важнейших принципов квантовой механики придётся пересмотреть

Главное изображение:

Название:

Краткое описание:

Сотрудники Университета Маккуори (Австралия) разработали схему мысленного эксперимента, результат которого свидетельствует о том, что формулировка принципа дополнительности не совсем верна.

Автор:

Статус:

Черновик Публикация Архив

<!-- /* Font Definitions */ @font-face {font-family:"Cambria Math"; panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4;} @font-face {font-family:Calibri; panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4;} /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {margin-top:0cm; margin-right:0cm; margin-bottom:10.0pt; margin-left:0cm; line-height:115%; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif";} h1 {mso-style-link:"Заголовок 1 Знак"; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; text-align:justify; page-break-after:avoid; font-size:14.0pt; font-family:"Cambria","serif";} p.MsoToc2, li.MsoToc2, div.MsoToc2 {margin-top:6.0pt; margin-right:0cm; margin-bottom:0cm; margin-left:11.9pt; margin-bottom:.0001pt; font-size:12.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; font-style:italic;} a:link, span.MsoHyperlink {color:blue; text-decoration:underline;} a:visited, span.MsoHyperlinkFollowed {color:purple; text-decoration:underline;} span.1 {mso-style-name:"Заголовок 1 Знак"; mso-style-link:"Заголовок 1"; font-family:"Cambria","serif"; font-weight:bold;} .MsoPapDefault {margin-bottom:10.0pt; line-height:115%;} @page WordSection1 {size:595.3pt 841.9pt; margin:2.0cm 42.5pt 2.0cm 3.0cm;} div.WordSection1 {page:WordSection1;} --> <div class="WordSection1"> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Сотрудники Университета Маккуори (Австралия) разработали схему мысленного эксперимента, результат которого свидетельствует о том, что формулировка принципа дополнительности не совсем верна.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Этот принцип, лежащий в основании квантовой теории, был введён в научное обращение Нильсом Бором. Хорошей иллюстрацией понятия «дополнительность» служит известнейшее положение о корпускулярно-волновом дуализме: квантовые объекты могут проявлять и корпускулярные, и волновые свойства, причём два варианта описания частиц микромира не противоречат друг другу, а считаются взаимно дополнительными. Размышляя о дуализме в контексте опыта Юнга (простого эксперимента, в котором свет падает на экран с двумя параллельными прорезями), Бор заключил, что исследование комплементарных свойств какого-либо объекта требует несовместимых друг с другом экспериментальных схем.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Дополнительность корпускулярного и волнового описаний легко продемонстрировать с использованием интерферометра Маха — Цандера. На пути фотона здесь устанавливаются два светоделителя, один из которых — выходной — снабжён регистрирующими устройствами. Если в этой схеме, показанной ниже, ничего не менять, экспериментаторы будут наблюдать интерференционную картину; иными словами, фотон ведёт себя подобно волне, распространяющейся в обоих плечах интерферометра. Когда выходной светоделитель убирают, приход кванта света регистрирует либо первый детектор, либо второй, а фотон проходит по какому-то одному плечу интерферометра, проявляя свойства частицы.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal"><img style="line-height: normal; vertical-align: baseline;" src="http://www.lomonosov-fund.ru/enc/file/?objectId=42089&trim_x=50&trim_y=50" alt="" /></p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">В 1978 году американский теоретик Джон Арчибальд Уилер рассмотрел интересную модификацию описанного эксперимента, в которой вопрос об установке второго светоделителя решается (с помощью генератора случайных чисел) уже после попадания кванта света в интерферометр. Такой вариант методики, успешно реализованный в 2006-м, исключает возможность того, что фотон определяет линию поведения заранее.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Австралийские физики развили идею Уилера, заменив классическое устройство, которое использовалось при выборе типа схемы, квантовым. Последнее подготавливается в суперпозиционном состоянии 2–½(|0> + |1>), а от результата измерения — 0 или 1 — зависит, будет установлен выходной светоделитель или нет.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Эта версия опыта интересна тем, что она допускает обратный временной порядок измерений: можно сначала зарегистрировать фотон, а потом уже решать, как ему нужно себя вести. Отсюда следует возможность подготовки фотона в суперпозиции состояний «волна» и «частица», которые, очевидно, отражают лишь наши представления о нём, а не его реальные характеристики.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Квантовый «генератор случайных чисел» также позволяет изучать волновые и корпускулярные свойства фотонов на одной и той же установке, что противоречит указанной выше формулировке принципа дополнительности, найденной Бором.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Отчёт, подготовленный австралийцами, опубликован в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Подготовлено по материалам Американского физического общества.</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">ДМИТРИЙ САФИН</p> </div>

Описание изменения: