Вопрос про явление интерференции )

[Serge V Iz]

Всем известен классический эксперимент с двумя щелями, которые создают интерференционную картину и, таким образом, показывают волновые свойства микрочастиц. Этим же двухщелевым опытом показано, что даже отдельные, штучные, частицы способны "проходить через две щели и интерферировать сами с собой".

Предположим, что где-то во вселенной имеется достаточно мощный и стабильный источник монохроматического света. Предположим также, что где-то недалеко от прямой линии, соединяющей Землю и этот источник имеется обычная гравитационная линза, например, сравнительно тусклая пыльная галактика.

Но, тогда, фотоны, проходящие от источника к наблюдателю на Земле, смогут проходить двумя разными путями, так же, как в двухщелевом опыте. Отличие лишь в том, что "щели" разделены не просто пространственным, а пространственно-временным интервалом. Ведь, помимо отклонения направления света, большие гравитационные поля вызывают ещё и гравитационное замедление времени.

Это значит, что фотон должен интерферировать "с собой прошлым". Или с "с собой будущим" -- с какой стороны посмотреть. ) Всё это должно порождать интерференционную картину в виде мерцания кажущихся изображений объектов -- по мере перемещения источника, гравитационной линзы и самой Земли в пространстве.

А есть ли в астрономии интересные наблюдения таких мерцаний, которые сложно объяснить иначе, чем таким эффектом?

[Дем]

Ну как многие забывают, в случае одной щели наблюдаеся совершенно аналогичная картина в виде полос, правда тут принято называть дифракцией.
Т.е. фотону совершенно необязательно проходить сразу через обе щели.

[Serge V Iz]

Ну как многие забывают, в случае одной щели наблюдаеся совершенно аналогичная картина в виде полос, правда тут принято называть дифракцией.
Т.е. фотону совершенно необязательно проходить сразу через обе щели.

Отличие есть - в пространственном чередования полос. Для полного исключения дифракционных максимумов достаточно взять тонкие щели. Примерно в полволны шириной. Интерференционные полосы от них сохранятся.

[DiZed]

нет никакой разницы между пространственной и временной координатами для фотона; "замедление времени" эквивалентно удлинению пути, для такого эксперимента не нужно никакой черной дыры, просто удлините путь в одном плече посредством зеркала или системы зеркал

[Дем]

Интерференционные полосы сохранятся.

Да ну! Если фотон в щель не пролезает - то количество щелей значения не имеет.

[Serge V Iz]

нет никакой разницы между пространственной и временной координатами для фотона; "замедление времени" эквивалентно удлинению пути, для такого эксперимента не нужно никакой черной дыры, просто удлините путь в одном плече посредством зеркала или системы зеркал

Правильно, сами по себе полосы и есть следствие разницы длин оптических путей. Но в сильно ограниченных масштабах, на которых, как показывает практика, даже различные фотоны лазера всё ещё сохраняют когерентность. А там можно будет говорить о гигантской разнице в длинах пути.

Хотя, безусловно, теоретически это просто интервал. Они, интервалы -- все пространственно-временные, просто у некоторых, с конкретно нашей точки зрения, временная составляющая около нуля )

[Serge V Iz]

Интерференционные полосы сохранятся.

Да ну! Если фотон в щель не пролезает - то количество щелей значения не имеет.

В полуволновую должен неплохо пролезть. Более того, низкочастотные фотоны очень удобно излучать диполем как раз полуволновой длины. )

[vlad7308]

Light waves squeezed through 'slits in time'
A mirror that rapidly turns on and off alters the waveform of a reflected laser pulse in a way characteristic of Thomas Young's classic double-slit experiment.

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00968-4

[Serge V Iz]

Light waves squeezed through 'slits in time'
A mirror that rapidly turns on and off alters the waveform of a reflected laser pulse in a way characteristic of Thomas Young's classic double-slit experiment.

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00968-4

Ага. Так в точности и должно было быть по теории.

Теперь бы, для уверенности, суметь разнести щели на, кажем, нашу секунду (или, с персональной т.з. фотона, -- на 300 000 км)

[vlad7308]

Зачем целая секунда? И так вроде понятно

[ОАЯ]

Планируется эксперимент в подземном туннеле, принадлежащем Большому адронному коллайдеру (БАК) в ЦЕРНе. 
https://physicsworld.com/a/physicists-want-to-build-a-next-generation-atom-interferometer-at-cern/
"Атомные интерферометры измеряют интерференционные картины между квантовыми состояниями атомов так же, как световые интерферометры измеряют интерференционные картины между фотонами. "Поскольку эти «волны материи» распространяются медленнее, чем свет, фазы волн меняются в течение более длительных периодов времени, что обычно требует экспериментов продолжительностью не менее 10 м."

Так на МКС именно такие условия. Почему в ЦЕРНе, а не на МКС?

[Serge V Iz]

Почему в ЦЕРНе, а не на МКС?

Там, под землёй, вероятно, проще обеспечить абсолютную неизменность геометрии протяженной конструкции? Ни температурных колебаний, ни звуков, ни излучений лишних...

[ОАЯ]

Разве время наблюдения не секунды? За это время МКС не повлияет на положение источника и приемника.  Принудительно можно вызвать режим "молчания".

[Дем]

Всем известен классический эксперимент с двумя щелями, которые создают интерференционную картину и, таким образом, показывают волновые свойства микрочастиц. Этим же двухщелевым опытом показано, что даже отдельные, штучные, частицы способны "проходить через две щели и интерферировать сами с собой".

Вот эксперимент опровергающий прохождение через две щели (на пятой минуте).

Частице не требуется проходить через вторую щель, чтобы получить в итоге интерференционную картину

[Astrodrive]

Говорит, что эта теория "Колебания Частиц" была выдвинута Луи Дебролием 100 лет назад, но потом появилась Копенгагенская Интерпритация Квантовой Механики и про эту теорию забыли.

Что теперь? Как говорит этот парень, у нас теперь две теории ("Квантовая Механика" и "Колебания Частиц"), которые объясняют эксперимент Двух Щелей.

Обе показывают, что интерференция происходит. Только теория "Колебания Частиц" показывает, что частица при этом проходит через одну щель.

Интересный Вопрос, почему Луи Деброли забросил такую интересную теорию?

[Serge V Iz]

Вот эксперимент опровергающий прохождение через две щели (на пятой минуте).

Теперь уберём одну из щелей. Очевидно, что показанное в этих весёлых картинках будет происходить ничуть не хуже, но в одной щели. И, значит, мы должны получть те же интерференционные максимумы, только амплитудой в два раза ниже. А этого нет. А как только появляется две (и даже три, четыре...) щели -- они есть. И как же так?

[Дем]

Теперь уберём одну из щелей. Очевидно, что показанное в этих весёлых картинках будет происходить ничуть не хуже, но в одной щели. И, значит, мы должны получть те же интерференционные максимумы, только амплитудой в два раза ниже. А этого нет.

А это есть. Только называется дифракция.

[Serge V Iz]

Теперь уберём одну из щелей. Очевидно, что показанное в этих весёлых картинках будет происходить ничуть не хуже, но в одной щели. И, значит, мы должны получть те же интерференционные максимумы, только амплитудой в два раза ниже. А этого нет.

А это есть. Только называется дифракция.

На этот вопрос я уже отвечал: берём щель шириной ≤0.5 лямбда ) Дифракционный максимум один и по центру, а интерференционные - в зависимости от взаимного расположения щелей. И, что самое неприятное, в однофотонном или одноэлектронном эксперименте - тоже.

[Дем]

На этот вопрос я уже отвечал: берём щель шириной ≤0.5 лямбда ) Дифракционный максимум один и по центру, а интерференционные - в зависимости от взаимного расположения щелей. И, что самое неприятное, в однофотонном или одноэлектронном эксперименте - тоже.

Так на видео, для капель - то же самое. И в однокапельном эксперименте - тоже, просто тут мы можем наблюдать за каплей, а за фотоном/электроном - нет. Но кто сказал что они движутся иначе?
Но для капель максимумы образуются из-за наличия стоячей волны на поверхности по которой они движутся. Но любая преграда с щелями будет создавать такую же стоячую волну из электрического поля.

[Astrodrive]

Дифракционный максимум один и по центру, а интерференционные - в зависимости от взаимного расположения щелей. И, что самое неприятное, в однофотонном или одноэлектронном эксперименте - тоже.

Значит Копенгагенская Интерпритация Квантовой Механики была права!

Спасибо что объяснили. Можно дать линк на этот эксперимент с одним электроном?

[Astrodrive]

Так на видео, для капель - то же самое. И в однокапельном эксперименте - тоже, просто тут мы можем наблюдать за каплей, а за фотоном/электроном - нет.

Нужна одна Теория которая полностью объясняет движение одной квантовой частицы (как электрон).

Объеденять сразу две Теории (одну для частицы и одну для её волны) в одну не правильно.
Это просто будет две полностью различные Теории.
 
Частица - это частица, волна - это волна.

Это и доказывает Копенгагенская Интерпритация Квантовой Механики.

[Дем]

Нужна одна Теория которая полностью объясняет движение одной квантовой частицы (как электрон).

Так всё очень просто, по-моему - частица это частица, а вот пространство - это волна. По причине наличия в нём других частиц.
И проходя через щель, частица просто "цепляется" за её край (за волны в пространстве создаваемые краем), что предопределяет направление дальнейшего движения.
Т.е. если щелей две - она цепляется сразу за все четыре их края.

[Astrodrive]

На этот вопрос я уже отвечал: берём щель шириной ≤0.5 лямбда ) Дифракционный максимум один и по центру, а интерференционные - в зависимости от взаимного расположения щелей. И, что самое неприятное, в однофотонном или одноэлектронном эксперименте - тоже.

Можно подробнее рассказать об этом? Народ не понимает эксперимент с одним фотоном/электроном.

[Serge V Iz]

На этот вопрос я уже отвечал: берём щель шириной ≤0.5 лямбда ) Дифракционный максимум один и по центру, а интерференционные - в зависимости от взаимного расположения щелей. И, что самое неприятное, в однофотонном или одноэлектронном эксперименте - тоже.

Можно подробнее рассказать об этом. Народ не понимает эксперимент с одним фотоном/электроном.

Идея эксперимента такая: формируется пучок ускоренных электронов с минимальным возможным измеримым током. Формируется картина, классическая, интерференционная для двухщелевого эксперимента. Картину можно было бы объяснить взаимодействием параллельно летящих электронов через их электромагнитные поля - они, мол, и придают кажущиеся волновые свойства этим массивным частицам.

Затем ток пучка многократно уменьшается. Получается та же самая картина, но путем экспонирования мишени в течение (соответственно) многократно большего времени. Расчетом показывается, что среднее время пролёта электрона в установке намного меньше, чем средний интервал между пролётами разных электронов (ток сильно уменьшен). Величина тока соответствует наблюдаемой скорости проявления "засветки" мишени.

Несмотря на то, что почти каждый из электронов пролетал в двухщелевой установке "в одиночестве", интерференционная картина на мишени сохранилась. Как будто бы, в течение своего полёта, электрон вёл себя как волна, и руководствовался принципом Гюйгенса. А потом собрался и упал в конкретную точку мишени. В интерференционных максимумах -- много упало, в минимумах - почти ни одного.

[Astrodrive]

И естественно, двух Диффракционных Картинок мы не получили.

Получили одну Интерференционную Картинку!

Мы правильно поняли контр-аргумент?

[Serge V Iz]

И естественно, двух Диффракционных Картинок мы не получили.

Получили одну Интерференционную Картинку!

Мы правильно поняли контр-аргумент?

Да, всё верно.

[Дем]

И естественно, двух Диффракционных Картинок мы не получили.
Получили одну Интерференционную Картинку!

Мы правильно поняли контр-аргумент?

Получили картинку двухщелевой дифракции.

[Astrodrive]

Получили картинку двухщелевой дифракции.

Картинка одной Интерференции математически описывается по другому, чем Картинка двух Диффракций.

Где-то видел оба уравнения. Они отличаются друг от друга.

[Дем]

Картинка одной Интерференции математически описывается по другому, чем Картинка двух Диффракций.

Нет двух дифракций, есть одна от преграды сложной формы.

[Astrodrive]

Нет двух дифракций, есть одна от преграды сложной формы.

Так одна щель даёт одну дифракцию. У нас две щели - две дифракции.

Чтобы получить волновую дифракцию щель должна быть шириной ≤0.5 лямбда.

[Дем]

Так одна щель даёт одну дифракцию. У нас две щели - две дифракции.

Не бывает двух дифракций, ещё раз.
дифракция — явление огибания волнами препятствий, в широком смысле любое отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн.

[Astrodrive]

Можно отключить эту Дифракцию полностью и провести эксперимент с двумя щелями где ширина щели > 0.5 лямбда?

То есть Интерференция будет зависить только от d - дистанции между щелями.

[Дем]

Можно отключить эту Дифракцию полностью

Дифракцию отключить нельзя - это свойство края тела. Которое, в силу того что состоит в том числе из полей - заканчивается не резко вдруг, а постепенно. И показатель преломления тоже снижается от внутрительного до ваккумного постепенно и не факт что равномерно.
И ширина щели особого влияния не играет - края у неё есть всё равно. При узкой просто нет проходящего через центр потока засвечивающего всю картину.