Природа вероятности в квантовой механике[править / править код]
Вероятность для одного фотона[править / править код]
Существует два способа, с помощью которых вероятность может быть применена к поведению фотонов; вероятность может использоваться для вычисления вероятного количества фотонов в определенном состоянии, или вероятность может использоваться для вычисления вероятности нахождения одного фотона в определенном состоянии. Первая интерпретация нарушает сохранение энергии. Последняя интерпретация является жизнеспособным, хотя и неинтуитивным вариантом. Дирак объясняет это в контексте эксперимента с двумя щелями:
За некоторое время до открытия квантовой механики люди поняли, что связь между световыми волнами и фотонами должна носить статистический характер. Однако чего они не понимали, так это того, что волновая функция дает информацию о вероятности нахождения одного фотона в определенном месте, а не о вероятном количестве фотонов в этом месте. Важность различия можно прояснить следующим образом. Предположим, у нас есть луч света, состоящий из большого количества фотонов, разделенных на две составляющие равной интенсивности. Исходя из предположения, что пучок связан с вероятным количеством фотонов в нем, мы должны иметь половину общего числа, входящего в каждый компонент. Если два компонента теперь созданы для интерференции, мы должны требовать, чтобы фотон в одном компоненте мог интерферировать с одним в другом. Иногда эти два фотона должны были бы аннигилировать друг с другом, а в других случаях им приходилось бы производить четыре фотона. Это противоречило бы закону сохранения энергии. Новая теория, которая связывает волновую функцию с вероятностями для одного фотона, преодолевает трудности, заставляя каждый фотон частично входить в каждый из двух компонентов. В этом случае каждый фотон интерферирует только с самим собой. Интерференция между двумя разными фотонами никогда не возникает.
—Поль Дирак, "Принципы квантовой механики", 1930, глава 1
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon_polarization