ЗАГАДКИ С ФОТОНАМИ

    Предлагается следующая задача со светом. Луч света падает на полупрозрачное зеркальце с коэффициентами отражения и пропускания около   0,5,   разделяется на  2  пучка одинаковой интенсивности, которые распространяются дальше во взаимно перпендикулярных направлениях.

   Что в этом случае может произойти с гипотетическими фотонами, если, разумеется, они имеются в природе?

   Согласно интерпретации П. Дирака каждый гипотетический фотон делится на зеркале пополам и дальше летит одновременно  в обоих пучках света, поскольку ему предстоит дальше проинтерферировать с самим собой с учетом обоих пройденных путей, даже если эти участки путей разнесены на очень большое расстояние.

  Эти мысли были навеяны Дираку на основе так называемых ”однофотонных” экспериментов с пучками света очень малой интенсивности (работа Дирака «Принципы квантовой механики»).

  Дирак пошел еще дальше. В его абстрактном представлении половинки гипотетического фотона, расколотого на зеркальце,  могут улететь порознь за многие тысячи километров. Однако если мы поставим на пути одного из пучков света поглотитель, и одна из половинок гипотетического фотона будет обречена на поглощение, то его вторая половинка моментально примчится в это «роковое» место, чтобы вместе поглотиться и погибнуть как единый, целый и неделимый фотон с энергией  hv.

   Попробуйте проанализировать данный пример и решить, является ли жизнеспособной подобная фотонная модель света, исходя из принципа причинности.  

   К этому можно добавить тот факт, что подобная задача решается достаточно элементарно и без всяких проблем в рамках электромагнитной теории Максвелла-Лоренца, исходя из волновой, электромагнитной природы света.

   Некоторые полагают, что на полупрозрачном зеркале делятся не сами гипотетические фотоны, а лишь вероятности их прохождения.

   Если бы на зеркале разделилась только вероятность прохождения гипотетического фотона, то в эксперименте была бы утрачена информация о втором пути прохождения света, и соответствующей интерференции на экране при совмещении обоих пучков света не получилось бы.

   Именно, Дирак был крайне удивлен  тем, что интерференция света с учетом обоих пройденных светом путей происходила всегда, хотя в его абстрактном воображении гипотетические фотоны летели поодиночке, на очень большом расстоянии друг от друга. А это полностью исключало возможность интерференции между разными гипотетическими фотонами.

   Поэтому именно по абстрактным представлениям Дирака каждый гипотетический фотон должен был пройти все предлагаемые свету возможные пути.

   К примеру, экспериментатор всегда вполне четко представляет, где именно проходят пучки света со всей своей энергией и тепловым воздействием на предметы безо всякой мистики.

1. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Введение в классическую электродинамику и атомную физику. Второе издание, переработанное и дополненное. Екатеринбург, Изд-во  Учебно-метод. Центр УПИ, 2006, 490 с.

 За дополнительной информацией можно обратиться на сайты:

  http://shal-14-boom.ru                    http://shal-14.narod.ru