Que la teoría explica la trayectoria de un fotón en de Young de la doble rendija experimento?

Question

En de Young de la doble rendija experimento, sabemos que un fotón pasa por una de las rendijas, pero no sabemos que uno, y termina en una pantalla.

Quiero que sepan que la teoría puede predecir lo mejor posible si un fotón ir a través de la parte superior de la abertura o la parte inferior de la rendija, y donde va a terminar en la pantalla.

De todas estas teorías especial y general de la relatividad, la mecánica cuántica, la teoría cuántica de campos, teoría de cuerdas, la gravedad cuántica, M-theory etc) que pueden predecir esta a la medida de lo mejor posible?

Answer 1

Su pregunta se relaciona con las características y en las controversias de la mecánica cuántica. Quiere saber si cualquier teoría puede predecir o explicar qué rendija un fotón pasa a través de una doble rendija experimento.

Con algunas salvedades, la respuesta es que no existe tal teoría. La relatividad, la teoría cuántica de campos, teoría de cuerdas, etc no dicen nada acerca de los puzzles en la mecánica cuántica. En la mecánica cuántica, no tiene sentido hablar del comportamiento de un sistema en sus observaciones. En ese momento, no se han definido valores de cantidades observables y los fotones etc no siga definitiva caminos, pero la superposición de todos los posibles caminos.

En otras palabras, cuando usted escribe

En de Young de la doble rendija experimento, sabemos que un fotón pasa a través de uno de los cortes, pero no sabemos que uno, y termina en una pantalla.

usted necesita tener cuidado. Si no hemos de realizar la medición, todo lo que sabemos es que el fotón fue en una superposición de todos los caminos posibles, algunas de ir a través de la primera ranura y algunas de ir a través de la segunda hendidura. El clásico de la intuición de que el fotón debe haber pasado por una de las dos rendijas y no el otro es incorrecta.

Ahora, por supuesto, muchos más de los años se opuso a esta situación, y el intento de construcción de los llamados "ocultos en la variable" teorías, en la que un sistema de predicción de comportamiento, incluyendo la ruta de acceso en un experimento de doble rendija experimento. Como resultó, sin embargo, hay fuertes restricciones sobre dicha teoría (por ejemplo, de las desigualdades de Bell ) - el hecho es que los experimentos que demuestran la mecánica cuántica en lugar de la clásica comportamiento.

Parece bastante improbable que cualquier teoría que en el futuro podrían ser construido de manera que está de acuerdo con nuestras observaciones y predice/explica que el camino que un fotón viajó a través de una doble rendija experimento. Las franjas de interferencia en la pantalla de resultado del hecho de que las partículas no viajar a través de una clara de hendidura.

Answer 2

Los fotones son las partículas elementales y, como tal, obedece a las leyes de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica es el marco subyacente de la naturaleza, en el nivel microscópico ; la mecánica clásica, electrodinámica clásica son macroscópicas de las teorías que surgen de los subyacentes de la mecánica cuántica marco.

En contraste con la mecánica clásica, donde las trayectorias de las partículas puede ser calculado como funciones de (x,y,z,t) mecánica cuántica soluciones de dar sólo la probabilidad de encontrar la partícula en (x,y) en este caso de las ranuras. El comportamiento de los fotones que inciden sobre dos ranuras es muy bien descrito por la mecánica cuántica .

Las funciones de probabilidad son el conjugado complejo de la plaza, $\Psi\cdot \Psi^*$, de la mecánica cuántica solución, $\Psi$, del sistema de "dos rendijas y sus campos de un fotón incidente". Estas soluciones son sinusoidales, es por eso $\Psi$ se llama a una función de onda , porque la mecánica cuántica ecuaciones son ecuaciones de onda. Debido a este comportamiento funcional patrones de interferencia aparecen incluso cuando el fotón incide uno por uno. Esto es muy claro con el simple experimento de una sola electrones a través de la doble rendija, donde la lenta acumulación de la interferencia en los datos acumulados se ve (una medición de la función de probabilidad).