Рис. П.1. Эксперимент Уилера с отложенным выбором. А. Без второго светоделителя индивидуальный фотон попадает на любой из детекторов с вероятностью 50/50. Б. Со вторым светоделителем индивидуальный фотон будет интерферировать сам с собой; это гарантирует, что он никогда не попадет на детектор 2
Рис. П.1. А. Б.
Теперь рассмотрим тот же эксперимент, но «с изюминкой» (рис. П.1Б, справа). Установим второй светоделитель в верхнем правом углу, в точке, где два пучка пересекаются, прежде чем отправиться на свои приемники. Каждый из наших двух пучков тоже разделится на два: теперь половина каждого пучка пойдет направо, к приемнику 2, а половина – вверх, на приемник 1. Но этот светоделитель сконструирован по-особому: так, чтобы две объединенные половины пучка не вели себя одинаково в обоих направлениях[717]. Те две половины пучка, которые идут вверх, полностью синхронизированы: их холмы и впадины согласованы друг с другом, усиливая объединенную волну. Это конструктивная, или усиливающая, интерференция, та самая, из-за которой появляются яркие полосы в эксперименте с двойной щелью из главы 5. А две половины пучков, направляющиеся направо, находятся в противофазе: максимумы одного точно совпадают с минимумами другого, и они полностью гасят друг друга. Это деструктивная, или ослабляющая, интерференция, ответственная за темные полосы в эксперименте с двойной щелью. В результате приемника 2 свет не достигает – оба пучка, направляющиеся к нему, деструктивно проинтерферировали друг с другом. А свет, попадающий на детектор 1, столь же ярок, как и исходный лазерный пучок, который поступил на первый светоделитель в нижнем левом углу установки.
Пока все нормально. Все, что мы описали, кроме лазера, пока укладывается в рамки классической физики. Попробуем теперь ввести в нашу картину кванты. Сделаем лазерный пучок очень слабым – настолько, насколько это вообще возможно, то есть будем в ходе нашего эксперимента посылать по одному фотону за раз. Пока у нас не появилось второго светоделителя в правом верхнем углу, ситуация остается довольно простой. Фотон регистрируется либо детектором 1, либо детектором 2, а мы, видя, на какой из приемников он пришел, можем сказать, какой из путей он выбрал внутри нашей установки. Если мы будем посылать таким образом много фотонов, по одному за раз, то на каждый из детекторов попадет примерно половина из них.
Однако, говорит Уилер, установка второго светоделителя все очень усложняет. Теперь фотон никогда не придет на детектор 2, так как он будет интерферировать с самим собой, совсем как в эксперименте с двойной щелью. Посылайте по одному столько фотонов, сколько хотите, – все они будут приходить только на детектор 1. Это, говорит Уилер, происходит потому, что каждый фотон выбирает оба пути сразу и интерферирует сам с собой, не давая самому себе прийти на приемник 2. Вводя в схему второй светоделитель, говорит Уилер, «мы делаем бессмысленной саму идею выбора одного из путей»[718].