Що таке квантова суперпозиція?
Для людей, які тим чи іншим чином пробували ознайомитися з основними поняттями квантової механіки відомий такий термін як “квантова суперпозиція” який говорить нам про те, що об’єкт може перебувати одночасно в декількох квантових станах до того моменту, поки ми не почнемо за ним спостерігати.
Цей ефект добре видно на досвіді з двома щілинами. Коли у нас є джерело світла, перегородка з двома паралельними щілинами і проекційний екран. При освітленні екрану через перегородку ми побачимо інтерференційну картину (посилення або ослаблення освітленості при накладанні хвиль світла з однаковою частотою), на екрані це виглядає як вертикальні світлі смуги, пересічні з темними.
Інтерференційна картина
Інтерференція характерна для хвиль, а, значить, світ – це хвиля. Але, з іншого боку, якщо б ми випускали світло порціями і, наприклад, поставили б детектор, щоб зафіксувати через яку з щілин проходить світло, то інтерференційна картина зникла б і ми б побачили дві світлі смуги, наче маленькі частинки пройшли через щілини і потрапили на екран, проектуючи зображення щілин. Тому вчені вважають, що світло це і хвиля й частинка одночасно, і він веде себе по-різному залежно від умов.
У фізиці всі процеси описуватися рівняннями і двухщелевой експеримент не виняток. Нехай, якщо відкрито лише перша щілина, то рішення хвильового рівняння це деяке число A, а якщо друга рішення Б. Принцип суперпозиції говорить про те , що загальне рішення для двох відкритих щілин це просто сума рішень для кожної з щілин (А+Б). Однак, в експерименті з трьома щілинами випливло дещо нове.
Справа в тому, що коли відкриті дві щілини одночасно то частка якимось чином проходить через обидві щілини одночасно і взаємодіє сама з собою.
В експерименті з трьома щілинами відбувалося приблизно те ж саме, але експериментальні дані були сумою рішень для трьох щілин, яку очікували вчені, це означало, що є якийсь відсутній елемент, а, значить, все не так просто описується, як хотілося б. Експеримент з трьома щілинами показав, що елементарні частинки можуть описувати досить абстрактні траєкторії і по-різному взаємодіяти з собою або іншими квантами. Тому саме поняття суперпозиції, яке описується у багатьох джерелах і книгах не зовсім коректне. Стан суперпозиції є не просто сумою декількох станів, а враховує деякі поправки на складне взаємодія частинок.
Автор: Владислав Кигим. Редакція: Федір Карасенко.
Ставте палець вгору, щоб бачити у своїй стрічці більше статей про космос і науки!
Підписуйтесь на мій канал тут, а також на мої канали і на . Там ви можете почитати велику кількість цікавих матеріалів, а також задати своє питання. Підтримати наш канал матеріально можна через .
