Наблюдение без наблюдения
     Древний эксперимент, который я, разумеется, прекрасно знал... но задумался почему-то только сегодня. Наверное потому, что услышал хорошую его формулировку.

     Физикам будет неинтересно - эксперимент очень известный. Нефизикам тоже - эксперимент по физике, нафиг он вам. А если кому вдруг интересно - под катом интерферометр как-его-там-забыл-фамилию :-)

     

     Слева-снизу - источник одиночных фотонов. Зеленоватенькие штуки - полупрозрачные зеркала, синенькие штуки - "глухие" (полностью отражающие) зеркала. Д1 и Д2 - детекторы, чёрная круглая хреновина - бомба. 1 и 2 - первое и второе "плечи" интерферометра.

     Для начала убираем бомбу, чтобы не мешала. И начинаем запускать в интерферометр фотоны (или, для начала, просто пучок монохроматического света - пока это не играет роли). Пучок света расщепляется полупрозрачным зеркальцем на два пучка, которые после отражения об глухие зеркала сводятся на втором полупрозрачном зеркале и интерферируют. Подкручивая длину одного из плечей интерферометра добиваемся того, чтобы все фотоны в результате интерференции попадали в детектор Д1.

     Выключаем лампочку, и, ничего не трогая в интерферометре - ставим в плечо 2 "бомбу". Или не ставим, но экспериментатору об этом не говорим :-) Бомба устроена так, что при попадании в неё фотона, фотон всегда поглощается, а бомба взрывается. Мы не можем обнаружить бомбу не взорвав её, поскольку "чтобы увидеть, надо осветить"(с), и мы не можем узнать о бомбе, не повоздействовав на неё - не посветив каким-нибудь фонариком или потыкав палочкой. Но если свет от фонарика не попал на бомбу - мы не видим бомбу, а если попал - бомба взорвалась.
     Или всё-таки можем?

     Кидаем в интерферометр одиночный фотон. С вероятностью 1/2 он обнаружится в плече с бомбой, поглотится ей, и бомба взорвется (если бомбы нет - фотон в соответствии с предыдущим описанием настройки интерферометра улетит в Д1). Заносим результат в лабораторный журнал, переходим в соседнее (уцелевшее) здание, повторяем вброс фотона.
     С вероятностью 1/2 он отразится в плечо без бомбы, и спокойно долетит до второго полупрозрачного зеркальца. Но интерферометр уже не тот каким он был до этого - одно из плечей блокировано непрозрачной бомбой, и в результате собственно интерференции не происходит - зеркальце просто раскидывает фотоны поровну в обе стороны. И с вероятностью 1/2 (то есть с полной вероятностью 1/4) он отразится в детектор Д2, чего не могло было бы быть, если бы в плече 2 не было бы бомбы.
     Таким образом, кинув в интерферометр фотон, и внезапно обнаружив его долетевшим до детектора Д2, мы получаем информацию о том, что в плече 2 находится бомба, при этом мы никак не взаимодействуем с бомбой - фотон может поглотиться только один раз, и если он поглотился в Д2 - значит в бомбе он точно не поглотился. А значит, мы получили информацию о "бомбе", но при этом никак не провзаимодействовали с ней!

     "Да, но это всего-то с вероятностью 1/4, при этом с вероятностью 1/2 мы взрываемся" - скажете вы.
     Да. Но :-) Во-первых, "важен факт" - с вполне заметной вероятностью мы таки получаем информацию "не видя" объекта. Причем информацию достоверную - если фотон попал в Д2, значит (при правильном проведении опыта) бомба точно есть - это не какие-то там корелляции, это 100% информация.
     А во-вторых - оказывается, при некоторой модификации опыта (подробностей не помню, но кажется в плечо с бомбой ответвляется определенная поляризация фотонов, при этом фотон гоняется по кругу "очень много" раз, а коэффициент ответвления в плечо с бомбой "очень-очень" мал), подбором величин "много" и "очень много" можно добиться произвольно малой вероятности взрыва и произвольно большой вероятности обнаружения бомбы. То есть, с любой практической степенью достоверности (хотя и не абсолютной) "увидеть" объект "без взаимодействия" с ним.

     Свои обычные слова про взаимосвязь квантóв с магией и прочее мне сейчас придумывать лениво, но в общем и так "дело ясное что дело тёмное", и без магии тут не обошлось :-) Да - эксперимент в изначальной постановке разумеется был многократно подтверждён экспериментально ещё в середине прошлого века. А в "новой" постановке вроде бы уже даже забубенили (пока конечно только в лаборатории) какой-то imaging реального объекта - типа, получили изображение волоса не попав при этом по нему ни одним фотоном. Магия, ё! :-)

     UPD: Популярное описание "улучшенной версии" эксперимента с бомбой. Спасибо slowkukuing@lj за ссылку :-)