ПОЛЬ ДИРАК В ПАУТИНЕ ЗАБЛУЖДЕНИЙ ВОКРУГ ОДИНОЧНОГО ФОТОНА
Полный текст - _http://osh9.narod.ru/bes/dir.htm
Уже на склоне лет [как бы подводя итоги?], в 1951 году, в письме своему другу на протяжении всей почти жизни Мишелю Бессо А. Эйнштейн оставляет нам (в документальном виде) вынужденное признание: «После 50 лет раздумий я так и не смог приблизиться к ответу на вопрос, что же такое световой квант» [1].
И, наконец, как любят физики (мрачно) шутить, “последний гвоздь” в понятие “световой квант” (или по-современному – “фотон”) вбивает Поль Адриен Морис Дирак [2].
«Разберем теперь, как описывает квантовая механика интерференцию фотонов. Для этого рассмотрим следующий опыт, демонстрирующий интерференцию: пусть пучок света пропущен через некоторый интерферометр, так что пучок расщепляется на две компоненты, которые затем интерферируют друг с другом. Как и в предыдущем параграфе, мы можем взять падающий пучок, состоящий из одного фотона, и спросить, что произойдет, когда он пройдет через прибор. Это поставит перед нами во всей остроте вопрос о трудностях, связанных с противоречием между волновой и корпускулярной теорией света.
Соответственно тому описанию, которое мы приняли в случае поляризации, мы должны теперь, описывая поведение фотона, считать, что он войдет частично в каждую из двух компонент, на которые расщепился пучок. Мы можем тогда сказать, что фотон находится в состоянии поступательного движения, которое представляет собой суперпозицию двух состояний, соответствующих двум компонентам. Таким образом, мы приходим к обобщению понятия «состояния поступательного движения» в применении к фотону. Фотон, который находится в определенном состоянии поступательного движения, не обязательно связан с одним пучком света, а может быть связан с двумя или несколькими пучками, на которые расщепился исходный пучок. В точной математической теории каждое состояние поступательного движения связывается с некоторой волновой функцией обычной волновой оптики, а эти волновые функции могут описывать как отдельный пучок, так и два и более пучков. Состояния поступательного движения могут, таким образом, налагаться одно на другое так же, как и волновые функции».
С одной стороны, все слова по отдельности вроде бы знакомы и понятны – «фотон», «несколько пучков», «волновая функция», «обычная волновая оптика», «точная математическая теория» и, конечно же [непременно мысленный – а как иначе?], «опыт, демонстрирующий интерференцию». Однако, с другой стороны, смысл сказанного до поры до времени прячется в словесных прениях и смысловом лавировании. Действительно, как представить себе – каким образом фотон как элементарная неделимая частица, находящийся в определенном состоянии, связан с несколькими пучками, которые к тому же могут быть разнесены в пространстве на очень большие расстояния. Или каков он, этот пучок, состоящий из одного фотона, или почему обычная волновая оптика призвана описывать пучки частиц (фотонов). Или, наконец, почему определенная игра слов дает право на безапелляционные заявления типа «мы должны теперь, описывая поведение фотона, считать…» Лиха беда начало, однако продолжим попытки вникнуть в сокровенный смысл ключевых категорий квантовой механики.
«Рассмотрим теперь, что произойдет, если мы определим энергию одной из компонент. Результатом такого определения может быть либо целый фотон, либо ничего. Таким образом, фотон должен внезапно оказаться целиком в одном из пучков и перестать находиться отчасти в одном, а отчасти в другом пучке. Такое внезапное изменение вызвано тем возмущением в состоянии движения фотона, которое неизбежно вносит наблюдение. Невозможно предсказать, в каком из двух пучков будет найден фотон. Можно рассчитывать лишь вероятность каждого из результатов, зная первоначальное распределение фотона между двумя пучками».
Не покидает ощущение, что приходится иметь дело с какими-то колдовскими сказками, мистика до озноба. Выше всякого понимания, как фотон может своей частью (?!) «почувствовать» измерение, «принять» решение и быстро-быстро (без промаха!), «найдя» свою «кровную половину», внезапно (т.е. мгновенно и с любого расстояния, что ли?) воссоединиться. А где в это время витает энергия? Куда бы приложить импульс?
