Článek
Zajímavou analogii poskytuje elektrický proud ve vodiči. Elektrony se pohybují pomalu – jejich driftová rychlost v mědi je řádově v_d ~ 10^-4 m/s – přesto žárovka reaguje téměř okamžitě. Energie je přenášena elektromagnetickým polem, které se šíří rychlostí blízkou c ≈ 3·10^8 m/s. Tok energie je dán Poyntingovým vektorem S = E x H, tedy vektorovým součinem elektrického a magnetického pole. Elektrony zde plní roli prostředníka, umožňujícího poli šířit energii. Tato analogie je heuristická: podobně může vlnová funkce fotonu popisovat potenciál jeho energie a informace, které se realizují až při interakci s detektorem.
Experimentální důkazy podporují tento pohled. Interference v experimentu s jedinými fotony mizí, pokud je detekována cesta fotonu (Grangier et al., 1986). Delayed-choice experimenty naznačují, že volba měření ovlivňuje zachování koherence, ale interpretace jako „retrokausalita“ není nutná – stav si uchovává koherenci až do interakce. Weak measurements umožnily rekonstrukci vlnové funkce (Lundeen et al., 2011), což podporuje představu, že vlnová funkce má fyzikální relevanci jako pole možností.
Dekohereční teorie (Zurek, 1991) vysvětluje, že interakce se složitým prostředím rozbíjí superpozice. Typická doba koherence supravodivého qubitu se pohybuje v milisekundách; pro větší objekty se doba koherence rapidně zkracuje a pro částici velikosti viru by byla řádově 10^-6 s. Tento princip vysvětluje, proč makroskopické objekty neukazují „paralelní existenci“.
Roger Penrose navrhl, že gravitace může přispívat k objektivnímu kolapsu superpozice (Penrose, 1996). Pro stav rozdělený na dva rozdílné gravitační potenciály lze odhadnout dobu kolapsu tau ~ ħ / ΔE_G, kde ΔE_G je gravitační samointerakční energie rozdílu stavů. Pro elektron je tau prakticky nekonečné, ale pro objekty o hmotnosti 10^-12 g vychází přibližně 1 s, což je oblast, kterou testují interferenční experimenty s nanomechanickými rezonátory.
Z uvedených teorií vyplývá, že superpozice není nutně „současnou magickou existencí“ částice ve více stavech, ale spíše křehký stav koherence, který popisuje možnosti rozdělení energie a informace, jež se realizují až při měření. Analogicky jako elektromagnetické pole umožňuje okamžitý přenos energie bez pohybu elektronů, vlnová funkce poskytuje pole možností, jehož projevy jsou omezeny silou interakce s detektorem.
Citace:
- Grangier, P., Roger, G., & Aspect, A. (1986). Experimental Evidence for a Photon Anticorrelation Effect on a Beam Splitter: A New Light on Single-Photon Interferences. Europhysics Letters, 1(4), 173–179. PDF
- Ma, X., Kofler, J., Qarry, A., et al. (2013). Quantum erasure with causally disconnected choice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(4), 1413–1418. DOI
- Lundeen, J. S., Sutherland, B., Patel, A., Stewart, C., & Bamber, C. (2011). Direct measurement of the quantum wavefunction. Nature, 474(7350), 188–191. arXiv
- Zurek, W. H. (1991). Decoherence and the transition from quantum to classical. Physics Today, 44(10), 36–44. arXiv
- Penrose, R. (1996). On Gravity's Role in Quantum State Reduction. General Relativity and Gravitation, 28(5), 581–600. DOI
