Si un fotón realmente pasa a través de las dos rendijas (al mismo tiempo), entonces ¿por qué no podemos detectar en las dos rendijas (al mismo tiempo)?

Question

No estoy preguntando acerca de si el fotón pasa por las dos rendijas, o por qué. No estoy preguntando si el fotón es transferido a medida que viaja en el espacio, o por qué.

He leído esta pregunta:

¿Sabemos realmente qué rendija el fotón pasa a través de Afshar del experimento?

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

Disparar un solo fotón a través de una doble rendija

Donde John Rennie dice:

Los fotones no tienen bien definida la trayectoria. El diagrama muestra como si fueran bolitas de viajar a lo largo de una ruta, sin embargo los fotones están deslocalizados y no tienen una posición específica o la dirección de movimiento. El fotón es básicamente una esfera difusa expansión de distancia de la fuente y de la superposición de las dos rendijas. Es por eso que va a través de las dos rendijas. El fotón posición sólo está bien definido cuando interactuamos con ella y el colapso de su función de onda. Esta interacción sería normalmente con el detector.

Los láseres, ¿por Qué no un fotón ir a través de la misma hendidura en cada momento?

Donde ThePhoton dice:

por ejemplo, si pones un detector después de dos rendija de la apertura, el detector sólo dice que el fotón se obtuvo para el detector, no nos dice qué rendija pasó por llegar. Y de hecho, no hay ninguna manera de saber, ni tampoco mucho sentido decir que el fotón fue a través de una rendija o el otro.

En los términos clásicos, esta pregunta podría ser obvia, porque la clásica bola de billar no puede estar en dos lugares en el espacio al mismo tiempo. Pero esto no es una bola de billar, este es un fotón, un QM fenómeno. Y esto no es clásica, pero QM.

Y si realmente podemos aceptar que el fotón viaja a través de las dos rendijas, entonces, básicamente, debe existir en el espacio en ambos lugares (las dos rendijas al mismo tiempo.

Pero tan pronto como nos relacionamos con ella (la función de onda se colapsa), el fotón se convierte en espacialmente localizados, pero sólo en un solo lugar (en un tiempo determinado).

Lo que no es obvio a partir de QM, es cómo podemos tener las dos cosas al mismo tiempo:

1. los fotones pasan a través de las dos rendijas

2. pero sólo podemos interactuar con él en una hendidura (no tanto)

¿Qué es esa cosa básica en QM, que no hará para los fotones que pasan a través de las dos rendijas y se interactuó con las dos rendijas demasiado? De alguna manera el QM mundo debajo cambiará clásica tan pronto como podemos medir, e interactuar con los fotones. Este cambio de QM clásica es donde la posibilidad de que el fotón estar en ambos lugares (las dos rendijas) al mismo tiempo, consigue no permitido de alguna manera. Esta podría ser la decoherencia, como el QM entidad obtiene información del medio ambiente (debido a la medición), o simplemente el hecho de que la función de onda se colapsa y que tiene que tener una sola ubicación espacial de los fotones cuando se mide.

Así que, básicamente, el fotón pasa por las dos rendijas, por lo tanto, de alguna forma existe en las dos rendijas al mismo tiempo. Pero cuando tratamos de interactuar con él, por lo que sólo será espacialmente localizable en una de las rendijas, no las dos al mismo tiempo.

Pregunta:

1. Si el fotón realmente pasa a través de las dos rendijas (al mismo tiempo), entonces ¿por qué no podemos detectar en las dos rendijas (al mismo tiempo)?

Answer 1

Piénsalo de esta manera: Un fotón es la detección de eventos. Cuando hay un solo fotón, no es sólo un evento de detección. La distribución de probabilidad de la detección de eventos se asocia con el fotón de la función de onda.

Answer 2

Si el fotón realmente pasa a través de las dos rendijas (al mismo tiempo), entonces ¿por qué no podemos detectar en las dos rendijas (al mismo tiempo)?

Muy bien, vamos a jugar a algunos juegos de palabras:

Este no es un bien definido pregunta. "Detectar una partícula" no significa nada en la mecánica cuántica. Mecánica cuántica mediciones son siempre las mediciones de las específicas características observables. No hay holístico de la ley de "la observación de todas las propiedades de un sistema a la vez", como la hay en la mecánica clásica - una medida siempre es específica para el observable que mide, y la medición de forma irrevocable altera el estado del sistema que está siendo medido.

Las personas a menudo usan "detectar una partícula" como abreviatura de "realizar una medición de la posición de una partícula". Por definición, una medición de la posición tiene como resultado una sola posición, y se relaciona con el estado de la partícula que se mide de manera que ahora realmente es en el estado en que se en que una sola posición y no en otra cosa. Así que si usted puede realizar medidas de posición que se produjo ambas rendijas como la posición de la partícula, esto significaría que ha realizado una hazaña imposible - ahora hay dos partículas, cada una en el estado de ser en una rendija y que la itsl sólo. La mecánica cuántica puede ser extraño, pero es de esperar que claro que no es este extraño - no podemos duplicar una partícula de aire sólo por la medición.

Si usted no insista en "detectar" que significa "realizar una medición de la posición", entonces, por supuesto, el estándar de la doble rendija de la instalación es un "detección" de los fotones en las dos rendijas - el patrón en la pantalla sólo es explicable por la partícula de la función de onda que pasa a través de las dos rendijas y de interferir con la misma. Este es, por supuesto, sólo indirecta razonamiento - simplemente no hay observables cuya autoestados sería ingenuamente, corresponden a "hemos detectado que el fotón en las dos rendijas a la vez".

Por último, se parecen confundir "interactuar" con la "medición" o "detectar". Por supuesto que podemos interactuar con las partículas en las dos rendijas - no vamos a realizar medidas de posición (o de otro ", que-de manera" mediciones) en las dos rendijas y esperar a que el rendimiento de la imposible resultado de la partícula dividida en dos. Pero si se mira más sofisticados montajes como el quantum gomas de borrar, ciertamente hay interacción con la partícula en dos rendijas - sólo con sumo cuidado para no destruir el patrón de interferencia, y por tanto, no obtener utilizable que de información.

Answer 3

Hemos tenido un montón de respuestas ya (porque este problema les invita), pero permítanme ofrecer una forma más de pensar en ello. (Lo mejor que puedo decir, esta es la interpretación de la mecánica cuántica, más cercana al punto que voy a hacer. Como @PedroA las notas de abajo, lo que sigue es la interpretación-dependiente).

Si el fotón realmente pasa a través de las dos rendijas (al mismo tiempo), entonces ¿por qué no podemos detectar en las dos rendijas (al mismo tiempo)?

Creo que estás imaginando nosotros, como científicos con nuestro detector, son un clásico sistema de estudio independiente cuántico-mecánico. Pero todo el experimento, incluyendo el detector y quien inspecciona, también es parte de la mecánica cuántica de instalación. Nuestro superposición no es sólo de los fotones que pasa a través de la rendija $1$ y su paso a través de la rendija $2$; es de nosotros la detección de una y nos la detección de la otra.

De un Dios de ojo de punto de vista (si es que existe tal cosa), nos están superpuestos entre anunciando un resultado y anunciando el otro. No estamos fuera de una mecánica cuántica sistema con un Dios tal punto de vista, y por lo tanto no vea la totalidad de la superposición. Por lo tanto sólo se puede ver un resultado, no un poco de ambos.

Answer 4

Usted está pidiendo una respuesta que tenga sentido.

La mecánica cuántica no fue diseñado para hacer sentido. Fue diseñado para obtener las respuestas correctas. Usted no puede esperar que tenga sentido. Que no es lo que es.

Si quieres una historia que tenga sentido (pero podría estar equivocado) he aquí uno: la Luz que viaja a través del espacio se comporta exactamente igual que una ola. No hay ningún problema en absoluto acerca de una ola de ir a través de dos rendijas al mismo tiempo. Que simplemente se desvanece.

Nuestros métodos para detectar la luz son todos cuantificada métodos. Los cambios de luz con un cristal en una película fotográfica. O se pone en marcha una photomultipler tubo. Etc. Todos ellos dan cuantificada de detección. Si quieres un detector de decir que la amplitud de la onda, usted necesita algo que va a tomar muchas mediciones cuantificadas que de promedio a algo que parece continua.

Puesto que las medidas son cuantificadas, por supuesto QM va a predecir cuantificada resultados. Eso es lo que debe hacer si va a obtener las respuestas correctas. Obtendrá respuestas que son compatibles con los datos.

Podría haber algún weirdities en la forma en que la luz interactúa con los átomos. Aquellos que afectará a los datos. Pero no se conocen weirdnesses acerca de la luz que viaja a través del espacio, es totalmente compatible con la luz viaja como una onda.

QED es en parte sobre la descripción de la luz como partículas cuánticas que se comportan exactamente como las olas. Hay un montón de handwaving acerca de las funciones de probabilidad, etc. Es más simple y más fácil describirlo como una onda, pero QED obtiene el derecho mide las respuestas también.

Answer 5

Sí se puede, pero los detectores no debe destruir completamente la coherencia. Si no es el patrón de interferencia se ha ido. Por ejemplo en paralelo dos filtros de polarización no debe destruir la interferencia.