H Объяснение эксперимента Double-Slit с позиции СТО в черновиках

Эта статья на правах научной фантастики написана с целью получить аргументированное опровержение возможному объяснению эксперимента, известному сегодня как Double-Slit.

В научно-популярной литературе, посвящённой квантовой механике, часто описывают эксперимент с прохождением фотонов через перегородку с двумя отверстиями. Фотоны испускаются лазером один за другим. Они проходят через отверстия в перегородке, и мы наблюдаем на экране интерференционную картину. Вопрос в том, почему эта картина возникает? Фотоны летят не одновременно, а друг за другом. Следовательно, интерференции между ними быть не может. У этого эксперимента есть много возможных объяснений.

Рассмотрим этот эксперимент с точки зрения специальной теории относительности (СТО). Сначала вспомним две идеи вытекающие из этой теории:

1. Все объекты во Вселенной всегда движутся в пространстве-времени с постоянной скоростью, равной скорости света. То есть если скорость тела намного меньше скорости света в пространстве, значит по шкале времени оно двигается с околосветовой скоростью.

2. Чем быстрее движется тело в пространстве, тем медленнее его движение по шкале времени. То есть тело распределяет свою скорость между пространством и временем.

Теперь рассмотрим вылетающий из лазера фотон. Он движется со скоростью света. Следовательно у него не остаётся запаса скорости на движение по шкале времени. Можно утверждать, что стрелки воображаемых часов, которые мы мысленно прикрепим к фотону, стоят.

Мы наблюдаем за экспериментом. Наша скорость пренебрежительно мала по сравнению со скоростью света. Следовательно наша скорость по шкале времени близка к скорости света.

Теперь представим, что мы испускаем серию фотонов — один за другим. Согласно показаниям наших часов, эти события происходят в разные моменты времени. Но что если мы представим себя на месте фотонов? Их часы стоят, следовательно прохождение двух фотонов через отверстия перегородки происходит одновременно. В пространстве-времени расстояние между фотонами будет достаточно малым, чтобы возникла интерференция. С точки зрения наблюдателя это расстояние в пространстве-времени велико. Но это происходит только потому, что мы практически не умеем управлять своей собственной скоростью по шкале времени. Если бы мы ускорились до околосветовой скорости, наши часы значительно бы замедлились. Проведя эксперимент в таких условиях, мы смогли бы детальнее рассмотреть, что происходит с фотонами.

Возражение #1

Этот эксперимент проводился не только с фотонами, но и с электронами. Масса электрона не равна нулю. Следовательно его скорость меньше световой скорости.

Если в эксперименте участвуют электроны, мы больше не можем утверждать, что «часы» проходящих перегородку частиц стоят. Они идут, как и часы наблюдателя. Вопрос только в том, с какой скоростью течёт время с точки зрения электронов? Можно грубо предположить, что скорость движения электрона составляет значение примерно большее 90% скорости света. Используя преобразования Лоренца, получим что часы электронов идут минимум в три раза медленнее, чем у неподвижного наблюдателя.

Если мы будем испускать электроны каждую секунду, с точки зрения электронов эта временная задержка будет равна 0.3 секунды. Следовательно, моменты времени прохождения перегородки электронами будут значительно ближе, чем кажется наблюдателю. Возможно, в пространстве-времени эти моменты будут достаточно близки, чтобы возникла интерференция. В теории, это можно проверить на опыте, если испускать электроны со всё большими задержками. В какой-то момент задержка станет достаточной, чтобы электроны оказались в пространстве-времени слишком далеко друг от друга и интерференция прекратилась.

Возражение #2

Есть модифицированный вариант опыта с фотонами. В нём на каждом отверстии размещают детектор для регистрации прохождения фотона через перегородку. Как только наблюдатель начинает регистрировать фотоны, интерференционная картина исчезает. В этом случае, благодаря измерению, мы точно знаем, через какое отверстие проходит каждый фотон. Как можно объяснить этот эффект с позиции СТО?

Первый вопрос, который сразу возникает — как именно происходит регистрация фотона? Очевидно, любую частицу можно зарегистрировать только по её взаимодействию с измерительным прибором. Можно предположить, что взаимодействие фотона и детектора приводит к увеличению пути, который проходит фотон от лазера до экрана. То есть путь фотона в пространстве-времени стал длиннее. Это может привести к тому, что в пространстве-времени два фотона, проходящие через разные отверстия, окажутся слишком далеко друг от друга, и интерференция не произойдёт. Для наблюдателя это увеличение пути фотона весьма сложно обнаружить. Точность современных часов не позволяет установить расхождение фотонов по шкале времени с точки зрения наблюдателя. К сожалению, наши приборы для измерения расстояний в пространстве намного точнее, чем приборы для измерения времени.

Уверен, что подобные рассуждения уже кем-то рассматривались, но были по какой-то причине отвергнуты. Если кто-то сможет поделиться ссылкой на посвящённую этому вопросу статью, я был бы очень признателен. Так же буду рад увидеть в комментариях возражения предложенному объяснению.