Исследуется процесс образования пятна Пуассона в дифракционных опытах. Предлагается причинно-следственный механизм образования пятна Пуассона в рамках корпускулярных представлений. Предполагается, что причиной возникновения пятна Пуассона и колец дифракции вокруг него является фотон-фотонное взаимодействие рассеянного света с участием третьих тел - атомов среды, в которой распространяется свет. Делается предположение о том, что подобного рода взаимодействия могут иметь место и в физике элементарных частиц, результатом которых может явиться их дифракция. Насколько нам известно, предлагаемый и подтвержденный нами в эксперименте механизм взаимодействия фотонов в открытой печати обсуждается впервые. Еще в первой половине прошлого столетия известный венгерский физик с мировым именем Л.Яноши сетовал на то, что проведение экспериментов, подобных нашим, считается признаком дурного тона, поскольку научное сообщество постановило, что корпускулярно-волновой механизм - это «истина в последней инстанции». Нам же представляется, что даже сегодня упоминаемый дуализм есть результат всего лишь недостаточного понимания механизмов физических процессов. Поэтому предлагаемый материал должен быть интересен, в первую очередь, не только узким специалистам, но и широкому кругу думающих профессоров и преподавателей системы образования, которые вынуждены сегодня объяснять подрастающему поколению некоторые явления даже в одной и той же области физики то на одном, то на другом языке.
Исследуется процесс образования пятна Пуассона в дифракционных опытах. Предлагается причинно-следственный механизм образования пятна Пуассона в рамках корпускулярных представлений. Предполагается, что причиной возникновения пятна Пуассона и колец дифракции вокруг него является фотон-фотонное взаимодействие рассеянного света с участием третьих тел - атомов среды, в которой распространяется свет. Делается предположение о том, что подобного рода взаимодействия могут иметь место и в физике элементарных частиц, результатом которых может явиться их дифракция. Насколько нам известно, предлагаемый и подтвержденный нами в эксперименте механизм взаимодействия фотонов в открытой печати обсуждается впервые. Еще в первой половине прошлого столетия известный венгерский физик с мировым именем Л.Яноши сетовал на то, что проведение экспериментов, подобных нашим, считается признаком дурного тона, поскольку научное сообщество постановило, что корпускулярно-волновой механизм - это «истина в последней инстанции». Нам же представляется, что даже сегодня упоминаемый дуализм есть результат всего лишь недостаточного понимания механизмов физических процессов. Поэтому предлагаемый материал должен быть интересен, в первую очередь, не только узким специалистам, но и широкому кругу думающих профессоров и преподавателей системы образования, которые вынуждены сегодня объяснять подрастающему поколению некоторые явления даже в одной и той же области физики то на одном, то на другом языке.
В статье рассматриваются парадоксы квантовой механики с точки зрения психологии восприятия. Одним из наиболее существенных является влияние наблюдателя на результат квантового измерения, связанный с так называемой редукцией волновой функции, о котором писал еще Норберт Винер в своей фундаментальной работе «Математические основы квантовой механики». Основной проблемой здесь является то, что этот процесс не описывается в парадигме и средствами квантовой физики. Однако и влияние сознания наблюдателя на физический процесс, который рассматривается многими, также создает парадокс. Если есть такое взаимодействие, оно должно проходить по физическим законам, но это не приведет к редукции волновой функции. Если же это не физический фактор, то он не может воздействовать на физическую систему. В настоящей работе рассматривается модель трансляции информации о реальности из системы бессознательного, представленного в виде состояний в пространстве Гильберта, в сознание в виде объектного пространственно-временного представления. Отметим, что квантовая система описывается волновой функцией, которая представлена в многомерном пространстве Гильберта, причем представление реальности в этом пространстве дает эффекты, схожие с явлениями нашего бессознательного. Напротив, в сознании реальность представлена в физическом пространстве-времени в объектном виде. Преобразование одного представления в другое дает те же соотношения неопределенности и другие эффекты, что и квантовая механика. Поскольку для системы сознания источником новой информации является то, что находится за его границей, если «не вводить лишних сущностей», единственную реальностью для него составляет бессознательное. Причем индивидуальные сознания могут быть связаны с коллективным бессознательным, как это предполагали психолог К. Юнг и физик В. Паули.
В статье показано, что применение модели гипотетического Фотона, не обладающего волновыми свойствами, тем не менее, объясняет причину когерентности Фотонов за щелью, отвечает на вопрос о механизме возникновения дифракционных максимумов и указывает на связь интерференционных явлений с квантовыми эффектами. В статье утверждается, что дифракция – это не волновой процесс, а периодический процесс сложения положительных амплитуд. Кроме того, дается объяснение поведению Фотона в пространстве, уточняются принципы относительности движения и особенности энергетического взаимодействия при движении частиц. The paper shows that the application of the model of a hypothetical Photon, which does not possess wave properties, nevertheless, explains the reason for the coherence of Photons behind the slit, answers the question about the mechanism of the appearance of diffraction maxima, and indicates the connection between interference phenomena and quantum effects. The paper argues that diffraction is not a wave process, but a periodic process of addition of positive amplitudes. In addition, an explanation is given for the behavior of the Photon in space, the principles of relativity of motion and the features of energy interaction during the movement of particles are clarified.
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
В докладе теоретически рассматривается взаимодействие группированных фотонов, то есть группы фотонов в одном квантовом состоянии поля, с однофотонными детекторами и детекторами с разрешением по числу фотонов. Показано, что использование матрицы однофотонных детекторов не в состоянии разрешать число фотонов в таких состояниях. В то же время использование фотоумножителей в виде вакуумных трубок с динодами позволяет разрешить число фотонов в таких состояниях со значительно большей эффективностью. Также в статье обсуждается повышение эффективности таких фотоумножителей и перспективы применения групповых состояний фотонов для квантового распределения ключей (КРК).
В работе рассматривается проверяемая гипотеза о том, что измерительная метка в двухщелевом эксперименте может не только обеспечивать различимость путей и уменьшать видимость интерференции, но и оказывать дополнительное физически направляющее воздействие на квантовое состояние фотона, проявляющееся как фазовый или поперечный импульсный сдвиг. Предлагается экспериментальная схема с изменением поляризационной метки в одной из щелей и регистрацией положения интерференционных максимумов. Стандартная модель предсказывает изменение контраста полос без их смещения при отсутствии дополнительной разности фаз. Гипотеза предполагает возможность остаточного систематического смещения интерференционной картины после учёта известных оптических эффектов, включая фазовую задержку, преломление, наклон элементов и геометрическую фазу Панча—Ратнама—Берри. Работа не заявляет об опровержении квантовой механики, а формулирует экспериментально проверяемое предположение и критерии его подтверждения или опровержения.
В статье устранён парадокс классической физики в отношении интерференции, показано, что Фотон не обладает свойством корпускулярно-волнового дуализма. Получен ответ на вопрос о механизме, который обеспечивает периодичность появления интерференционных максимумов (минимумов). Сделано обоснованное предположение о поведении Фотона в вакууме, объяснена причина когерентности Фотонов на малом отверстии.