Но самое интересное в другом. Можно предположить, что такая интерференция возникает только в результате падения на экран множества фотонов, каждый из которых проходит или только через первую щель, или только через вторую. В этом случае фотоны при движении вели бы себя как обычные частицы и только при попадании на экран взаимодействовали друг с другом как волны. Однако эта гипотеза безоговорочно опровергнута экспериментом. Физики давно научились изготовлять источники единичных фотонов, следующих друг за другом через бо,льшие промежутки времени, нежели те, что требуются свету для прохождения дистанции между излучателем и экраном. Тем не менее результат от этого не меняется: при одной открытой щели интерференции нет, при двух — есть. Это и означает, что каждый фотон — не только частица, но и волна, проходящая через обе открытые щели.

С помощью двухщелевого эксперимента квантовую природу фотонов можно продемонстрировать даже эффектнее. Пусть обе щели открыты, и пусть мы каким-то образом можем следить за движением фотонов — например, с помощью промежуточных детекторов, расположенных вблизи каждой щели. Оказывается, что при включении детекторов интерференция исчезает! Таким образом, любая попытка проследить путь фотона уничтожает квантовую волновую неопределенность и делает фотон аналогом обычной классической частицы, движущейся по хорошо определенной траектории. А вот когда фотон «гуляет сам по себе», не контактируя по пути с измерительной аппаратурой, он сохраняет свой корпускулярно-волновой дуализм. Такое поведение полностью согласуется с принципами квантовой механики.

Казалось бы, вопрос закрыт. Тем не менее в 1978 году Уилер подметил еще одну возможность, которая никому не приходила в голову. Допустим, что фотон каким-то образом заранее «узнает», намерен ли экспериментатор задействовать промежуточные детекторы, и в соответствие с этим меняет свое поведение? Конечно, эта гипотеза выглядит весьма причудливо, но ведь квантовая механика вообще полна парадоксов. Во всяком случае, Уилер считал, что проверить гипотезу стоит.

Это и сделали французские ученые. Правда, в классическом двухщелевом эксперименте такая проверка была бы слишком сложной технически, поэтому Жан-Франсуа Рош (Jean-Francois Roch) и его коллеги построили другую приборную схему. Стенку с двумя щелями заменил двухплечевой интерферометр. Единичные фотоны от источника попадали на полупрозрачное зеркало BS1, которое с равной вероятностью направляло их по двум 48-метровым путям, приводящим к двум детекторам. Оба пути совершенно разные, так что регистрация фотона детектором, стоящим на пути 1, означает, что этот фотон не мог пройти по пути 2. Таким образом, пути фотонов точно прослеживаются, и детекторы, в соответствии с принципами квантовой механики, не должны регистрировать никакой интерференции.

Однако экспериментаторам надо было ответить на вопрос Уилера, поэтому они расположили на пересечении обоих путей еще один делитель света BS2, который, подобно первому, с равной вероятностью пропускал и отражал фотоны. Если бы этот делитель действовал постоянно, не стоило бы и огород городить. Его присутствие уже не позволяет сказать, по какому пути фотон попадает в тот или иной детектор, поэтому эти приборы обязаны показать интерференцию (правда, для ее наблюдения требуются определенные ухищрения, но это не принципиально). Во всяком случае, вопрос Уилера в этом случае остался бы без ответа.

Но ученые действовали хитрее. Второй делитель — и в этом-то все дело! — был соединен с управляющим устройством, которое могло его включать и выключать. При этом электронный контроллер был синхронизирован с источником света и начинал работать лишь после того, как очередной квант встречался с делителем BS1. Получив информацию, что фотон уже внутри интерферометра, контроллер иногда активировал второй делитель. Однако эти команды подавались без ведома кого бы то ни было, ими управлял генератор случайных чисел. Так что «осведомиться» о намерениях экспериментаторов фотон никак не мог.

Физики из группы Роша провели великое множество тестов и набрали обширную статистику. Оказалось, что квантовая механика и тут не подвела. Когда второй делитель отсутствовал, интерференции, как и положено, не наблюдалось, фотоны вели себя как классические частицы. А вот когда экспериментаторы устанавливали BS2 с его управляющей системой, возникала интерференционная картина, и фотоны самым честным образом демонстрировали свой корпускулярно-волновой дуализм. Именно этого и требуют от них принципы квантовой механики. А поскольку делитель BS2 включался и выключался случайно, фотонам уж точно было неоткуда узнать, что задумали экспериментаторы. Более того, даже если бы такая информация откуда-то и поступала, ей бы пришлось распространяться быстрее света, чтобы достичь фотона без запоздания — а этого теория относительности не допускает. Так что поставленная Уилером проблема теперь разрешена, только он сам, к сожалению, до этого счастливого дня не дожил. АЛ