Je to skoro jako nějaký šílený fyzikální vtip. Před sto lety se chytli Einstein s Bohrem ohledně legendárního dvojštěrbinového experimentu. Bylo to v roce 1927 a v té době byl tenhle jednoduchý a omráčivě přesvědčivý experiment už doopravdy legendou. Poprvé ho udělal britský učenec Thomas Young v roce 1801.
Einstein, zarytý odpůrce pravděpodobnostní povahy kvantové mechaniky, lišácky tvrdil, že foton projde jenom jednou ze dvou štěrbin, ale že při tom vznikne síla, která zatřepe štěrbinou. Dokonce navrhl, že by bylo možné takovou sílu detekovat a zároveň pozorovat interferenční obrazec, což by zároveň zobrazilo částicovou lomeno vlnovou povahu světla.
Bohr se ovšem nenechal vyvést z míry, aplikoval kvantově mechanický princip neurčitosti a ukázal, že detekce dráhy fotonu by vymyla interferenční obrazec. Fyzici od té doby testovali spoustu variant dvojštěrbinového experimentu. Ve všech případech více či méně přesvědčivě potvrdili, že Bohr měl pravdu a že Einstein raději měl svého boha naučit hrát v kostky.
Vitaly Fedoseev z Massachusetts Institute of Technology a jeho kolegové teď šli úplně na dřeň a ořezali tento slavný experiment na samotné kvantové základy. Jako štěrbiny použili jednotlivé atomy, které ozařovali slabými světelnými paprsky, aby se na každém atomu rozptýlil maximálně jeden foton. Atom je, přinejmenším v této době, nejmenší štěrbina, jakou lze udělat.
Tedy přesněji řečeno použili přes 10 tisíc ultrachladných atomů, které pomocí soustavy laserových paprsků uspořádali do mřížky podobné krystalu. Atomy byly poskládané tak, aby se navzájem neovlivňovaly, ale současně aby těchto 10 tisíc atomů vytvořilo snadněji detekovatelný signál.
Experiment dopadl skvěle, tedy pro Bohra. Einstein opět prohrál. Fedoseev a spol. potvrdili předpovědi kvantové mechaniky. Čím více zjistili o dotyčném fotonu, tím méně byla viditelná slavná interference, která je výsledky dvojštěrbinového experimentu. Těžko říct, jestli by si Einstein s Bohrem tipli, že tenhle experiment jednou uděláme s jednotlivými atomy a fotony. Ale nejspíš by z toho měli radost.
Video: The Weird Experiment that Changes When Observed
Video: Simple double slit experiment at home
Literatura
Kvantová podivnost uspěla v dalším testu
Autor: Stanislav Mihulka (02.06.2015)
Sedm fotonů se chová stejně, jako když jich jsou miliardy miliard
Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2018)
2 000 Schrödingerových koček prolomilo rekord v kvantové superpozici
Autor: Stanislav Mihulka (05.10.2019)
Diskuze:
Základní rozpor experimentu
Kamil Kubu,2025-08-04 16:55:49
Na tomhle experimentu mi vždycky vadil jeden zásadní rozpor. Interferenční pattern se objeví i v případě, že štěrbinu osvětlujeme jednotlivými fotony. Ale bez měření nejsme schopni určit, jestli štěrbinou prošel vždy právě jeden foton. Rovněž nikdy nebyl ukázán nebo změřen výsledek pokusu, při němž by se vytvořil interferenční pattern po průchodu pouze jednoho fotonu. Možná existují nějaká jiná vysvětlení nebo důkazy, ale pro nás obyčejné lidi bez víry v kvantovou mechaniku se stále používá tohle triviální vysvětlování, které v sobě obsahuje výše uvedený rozpor.
Re: Základní rozpor experimentu
F M,2025-08-07 16:52:14
U toho jednofotonového pokusu asi ani nejde (v originálu) o to, aby tam pokaždé (světlo je rychlé, jak rychle se rozliší čas) prošel jen 1, spíše o to, že se tam ten obrazec nakonec nasčítá. U nějakých vyšších čísel (asi stačí zlomek sekundy), by se tam ty statistické chyby ukázaly.
Každopádně dnes (nevím jak dlouho) existují zdroje schopné produkovat jednotlivé fotony (vyhledávač: single photon source ), tak je to stejně irelevantní, oboje.
Omylem jsem zavadil o tento abstrakt, i když přímo nesouvisí tak koukněte z legrace (ten abstrakt) https://arxiv.org/abs/2408.03259
Re: Re: Základní rozpor experimentu
Kamil Kubu,2025-08-08 07:48:39
Na wikipedii jsem narazil na daleko srozumitelnější vysvětlení. To co vypadá jako interferenční pattern, je ve skutečnosti výsledkem pravděpodobnostního rozložení polohy fotonu při jeho detekci na stínítku v souladu s jeho vlnovou funkcí. Detekcí fotonu ve štěrbině dojde ke "zhroucení" vlnové funkce a pravděpodobnostní rozložení polohy se změní. To je daleko srozumitelnější a bližší tomu co se asi "reálně" děje, než z mého pohledu duchařina o průchodu oběma štěrbinami, interferenci a změně z vlny na částici.
Re: Re: Re: Základní rozpor experimentu
F M,2025-08-08 11:33:18
Tak on je "na konci cesty" každého fotonu každopádně "bod" (trefený atom/molekula dle vlnové délky/rozlišení experimentu). Jde o to (teď nevím kterém variantu myslíte; provázané či ne), že pokud se to někde cestou nenaruší (pozorováním) tak tam pro mnoho fotonů časem vyjde ten obrazec, pokud ano tak vyjde cca rovnoměrné rozložení.
Právě pro tu potřebu mnoha (za sebou jdoucích fotonů) jsem ten odkaz na wiky nepoužil, dle mne to říká/dá se pochopit, že ten obrazec vytvoří i jeden foton. Je to sice drobnost, ale někoho to může zavést. Ale ta interference tam je i u jednoho fotonu dá se říct, že interferuje sám se sebou (je to zahrnuto v tom pravděpodobnostním rozložení té vlny; interference těch různých cest). Pokud by ne tak by i spousta po sobě (singl) jdoucích fotonů ten obrazec nevytvořilo, to je právě smysl toho experimentu.
Pak je ještě dvoj-dvojštěrbinový experiment, který to rozšiřuje na ty provázané fotony. Opačný směr, na každém dvojstěrbina a pokud se ovlivní (měří) jedna není obrazec ani na druhé.
"Duchařina o průchodu oběma štěrbinami, interferenci a změně z vlny na částici" to je správně, až na tu změnu. To je ta dualita, nic se nemění, prostě tak se to chová a proto se to liší od "běžného" světa. Ono je to svázáno s principy neurčitosti a vůbec je toho víc (nijak moc víc se v tom nevyznám), tak tady to "prostý" člověk musí trochu brát jako hotovou (naměřenou) věc. Jen vyvstává otázka na velikost takového fotonu? Ale to už je harakiri možná o x dimenzích.
Asi jsem trubka
Waldemar Nováček,2025-08-04 08:11:54
ale není to pořád dokola to samé?
Když se neměří, respektive jakýmkoliv způsobem nezasahuje, je interference, pokus ano jsou tečky. Vždyť ten experiment dělá to samé jako vždy. Zasahuje...
Kdo říkal, že dělat pořád to samé a očekávat jiný výsledek je pošetilost?
Porazil?
Oldřich Novák,2025-08-02 13:25:52
Však to článek sám píše: "čím více zjistili o dotyčném fotonu, tím méně byla viditelná slavná interference." Kvantová "neurčitost" je pouze absence vhodného měřícího nástroje ve zdejší fyzice. Takže pokud (jakkoli) připustíme existenci Boha, tak on to je, kdo má všechny vlnové funkce pod palcem, on to je kdo ví kdy a kde a jak zkolabují. On na rozdíl od naší fyziky neměří, protože on to tvoří, takže VÍ. Takže ctěný pán Odnokámuškin měl samosebou pravdu, jen si pak uvědomil že zdejší fyzika nemá k dispozici žádný vhodný falzifikační nástroj, čili: je zbytečné se o tom dohadovat, ale je dobré o tom vědět.
Re: Porazil?
Ludva Lensky,2025-08-02 16:51:34
Bigo! Ctěný pane, kterého Boha prosím máte na mysli? Toho Vašeho, nebo toho mémho?
Re: Re: Porazil?
Vlk Starý,2025-08-03 09:04:38
Dobrý den, no přece toho vašeho i toho svého. To akorát někomu ještě nedošlo, že vše je jenom jeden Bůh....
Re: Re: Re: Porazil?
František Luft,2025-08-03 17:11:55
Testováním Bellových nerovností se ukázalo, že kvantová neurčitost se stává určitostí až teprve v okamžiku měření. Alespoň v případě orientace spinů částic nebo polarizace fotonů.
Re: Re: Re: Re: Porazil?
Petr Bartoš,2025-08-04 17:33:31
Tady mluvi jeden o voze a druhy o koze. Testovani Bellovych nerovnosti prokazalo, ze kvantove provazani je realne a ze nema lokalni charakter. Ale nerika nic o tom, ze castice nema vlastnost urcenou pred merenim. Jen to, ze pokud zmerime jednu castici, tak vime hned i hodnotu ji provazane castice. Takze v podstate mate pravdu oba. Je pravdou, ze proste nemame(zatim) moznost zmerit castici bez toho abychom ji tim ovlivnili a zaroven je pravdou, ze kvantove provazani je zajimavym faktem, se kterym je radno pocitat.
Re: Re: Re: Re: Re: Porazil?
František Luft,2025-08-07 00:27:09
"Ale nerika nic o tom, ze castice nema vlastnost urcenou pred merenim"
OK, Bell testuje něco jiného. Pokud bychom před měřením v dojštěrbinovém experimentu předpokládali že elektron má vlastnost - že prošel konkrétní štěrbinou, pak neumíme vysvětlit interferenci na stínítku.
Re: Porazil?
František Luft,2025-08-03 00:06:22
Tyhle představy už byly vyvrácené jinými experimenty. Začněte studovat než vlezete někam do diskuze
Re: Re: Porazil?
Vlk Starý,2025-08-03 09:06:22
.....a můžete upřesnit co že to bylo vyvráceno??? Promyslete pointu svého příspěvku než ho napíšete. Děkuji, Vlk
Re: Re: Re: Porazil?
František Luft,2025-08-03 17:12:38
Testováním Bellových nerovností se ukázalo, že kvantová neurčitost se stává určitostí až teprve v okamžiku měření. Alespoň v případě orientace spinů částic nebo polarizace fotonů.
Re: Porazil?
Vlk Starý,2025-08-03 09:08:48
Skutečně je to tak jak píšete. Vše potvrzuji na 100%. Pouze některým (co sledují svět trubičkou o průměru 1 cm a délce 1 m), to zatím nedochází....
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
