Опыт Маха - Цендлера

Интерферометр Маха - Цендера создали, как двухпозиционную модель эксперимента Томаса Юнга. В этой модели фотоны света не распределяются после препятствия по экрану, а следуют далее двумя путями. Таким образом, мы ограничиваем варианты движения света. Фотон лазера после первого светоделителя оказывается в суперпозиции между двумя траекториями, может лететь прямо или перпендикулярно первоначальной траектории с вероятностью 50 на 50. Если он летит прямо, то попав в  зеркало, изменяет направление на перпендикулярное и попадает на второй светоделитель.   Если он летит перпендикулярно траектории, то мы зеркалом снова отражаем его по курсу траектории, и он тоже попадает на второй светоделитель. Во втором светоделителе эти пути интерферируют, складываются, и фотон попадает в мишень прямо по курсу. На мишени-экране мы видим картину интерференции после прилёта ряда фотонов.

Фотон, летящий от источника света,  имеет волновой импульс движения, как по направлению траектории, так и перпендикулярно ей. В приделах построенной модели эти импульсы равны. Равенство импульсов движения фотона в двух направлениях и создаёт его волновые свойства. Это объяснения нашего опыта через физику. Но мы можем объяснить его и через математику, представив фотон числовой последовательностью, которая прогрессирует в одном направлении, и регрессирует в направлении обратном. Т.е, условно, счёт идёт до определенного числа, уменьшается и снова начинается с нуля, инерция числового ряда не увеличивается выше определённого уровня.

Физически, это можно представить в виде стрелы, которая  вьётся в направлении движения, таким образом, что в радиальном направлении охватывает пространства столько же, сколько проходит его в прямом. При попадании такой стрелы в световой делитель у неё равные возможности лететь прямо и перпендикулярно движению, поскольку эта стрела-фотон имеет  одинаковый импульс в обоих направлениях.

В цифровой модели мы не сможем описать фотон битом - да и нет, у него еще есть опция ни да, ни нет.  Фотон на участке равном длине его волны, изменяет симметрию своего импульса с минуса на плюс, зеркалясь сам в себе, проходя, при этом точку неустойчивости - ни плюс, ни минус, и попадая в этой точке под действие  своего векторного поля. Действие этого поля мало, но для точки ноль достаточно. Фотон снова формализуется  в области минус, затем переходит в плюс. Числовому ряду хватает инерции, чтоб удерживать направление движения на участке равном длине волны излучения фотона.

Вектор перемещения фотона имеет радиальную мгновенную скорость, как производную синусоидальной функции его скорости на отрезке перемещения фотона.

У опыта Маха - Цендера есть вариант, когда на прямом направлении движения фотона мы размещаем мишень сразу за первым светоделителем. В этом случае интерференции не будет, т.к. первый путь фотона был исключён.

Китайские учёные показали, как работает эта опция. Они установили на прямом пути фотона не мишень, а регистратор движения в виде атома, и этот атом был способен регистрировать проход фотона. Если на пути фотона оказывались такой регистратор или мишень-экран, то интерференция была исключена.

Существование фотона, как событие совершается по всему пути его распространения. В модели Берковича, это информационные импульсы на линии распространения фотона. Физически это импульсы с определенной частотой, порцией энергии, размером, поляризацией, распространяющиеся в пространстве. Также как электрон существует на одной орбите, исчезает на ней и появляется на новой, фотон существует на проходимом участке траектории, исчезает на нём и мгновенно появляется на новом участке траектории. Т.е. на участке равном длине волны он всегда полный, и там не может быть пол фотона.

Если мы определяем положение фотона на участке пути, где его нахождение вероятностно 50 на 50, то мы исключаем возможность его двойственного действия.  В эксперименте, проделанном китайцами, индикатор прохождения фотона по вероятностному  пути, атом рубидия, мог находиться в устойчивом или подвешенном состоянии. В физической аналогии лопасть ветряка (атом рубидия) либо была закреплена, либо вращалась навстречу потоку информации. Эта лопасть-атом влиял не только на порцию информации в данный момент, но и на всё информационное событие в пределах опыта, так как вращающаяся лопасть, забирает у потока воздуха его энергию.  В неустойчивом состоянии  атом регистрировал прохождение фотона, нарушал рефракционную картину, и суперпозицию фотона. В устойчивом положении атом не регистрировал фотон и не нарушал суперпозицию. В целом опыт Маха показал, что даже одиночный фотон способен на интерференцию за счёт возможности своей суперпозиции, неопределенности траектории.

 Тезисы статьи

1. Интерферометр Маха–Цендера — развитие опыта Юнга:
В отличие от классического эксперимента Юнга, здесь свет не просто рассеивается на препятствии, а проходит по двум заранее определённым путям, что ограничивает возможные траектории фотонов.

2. Суперпозиция и интерференция:
После первого светоделителя фотон оказывается в состоянии суперпозиции: с равной вероятностью он может двигаться по одному из двух путей. На втором светоделителе эти пути совмещаются, и возникает картина интерференции на детекторе.

3. Волновые свойства объясняются равенством импульсов:
Описывается, что волновые свойства фотона обусловлены равенством импульсов в обоих направлениях. Это связано и с физическим подходом, и с абстрактной математической интерпретацией фотона как числовой последовательности.

4. Аналогия с числовым рядом и синусоидой:
Предлагается рассматривать поведение фотона не как дискретную альтернативу ("да/нет"), а как процесс, где существует промежуточное "ни да, ни нет", или точка нулевой симметрии (точка неопределённости).

5. Влияние измерения на интерференцию:
При установке детектора на одном из путей (например, на прямом пути после первого делителя) интерференция исчезает — сам факт регистрации прохождения фотона по конкретной траектории разрушает суперпозицию.

6. Эксперимент с атомом рубидия:
Китайскими учёными было показано: если по пути находится чувствительный регистратор (атом), и этот атом фиксирует прохождение фотона, интерференция нарушается. Если не фиксирует — сохраняется.
Это сравнивается с вращающейся лопастью ветряка, которая либо взаимодействует с потоком, либо нет.

7. Физическая и информационная интерпретация событий:
Модель Берковича описывает фотон как информационный импульс, который исчезает и появляется по траектории подобно скачкам электрона между орбитами; при этом фотон “полон” лишь на участке, равном длине его волны.

8. Принцип неопределенности траектории:
Интерференция возникает только, если траектория фотона остается неопределённой.

---

Вывод

Эксперимент Маха–Цендера раскрывает фундаментальное свойство квантового мира — принцип суперпозиции. Даже одиночный фотон способен “интерферировать сам с собой”, если мы не знаем, каким путем он прошел. Однако как только мы совершаем измерение, фиксируя или хотя бы делая потенциально доступной информацию о траектории, волновое поведение исчезает, уступая место “частичному” сценарию.

Это опыт, в котором тема наблюдателя обретает предельную конкретность: возможность узнать — даже потенциально! — какую-то деталь о микромире влияет на саму реальность этой детали. Здесь переплетаются сродни квантовой механике и вопросы философии сознания: “Каково отношение между знанием (или возможностью знания) и самим бытием?”
Можно увидеть параллели с психологией и нашей повседневной жизнью: пока мы не “определили” для себя что-то окончательно, возможны разные сценарии, и только наш выбор или наблюдение "коллапсирует" их в одну реальность.

Наконец, сам эксперимент напоминает о гибкости истины: результат зависит от рамок способа наблюдения.
И здесь встает старый вопрос философии и науки:
Где граница между “реальным” и “наблюдаемым” миром — и не является ли любая истина всегда соотнесённой с точкой зрения субъекта?

Редактор: simple4o сайт Ящик Пандоры