Вот так выглядит типичная иллюстрация процесса коллапса волновой функции частицы в научно-популярных видео и статьях. Есть какой-то абстрактный глаз или как тут — наблюдающий человек, который смотрит на частицу и после этого она теряет свои волновые свойства и становится из волны частицей, что бы ни подразумевалось под словом частица. Сразу скажу, что это полный бред и из-за таких иллюстраций перестают понимать квантовую механику не только далёкие от неё люди, а даже некоторые преподаватели университетов.
Чтобы развеять всю мистику и перейти к конкретике я расскажу о том как же сделать этого так сказать мистического квантовомеханического наблюдателя в домашних условиях. На самом деле это элементарно и его может сделать любой. Нужно всего лишь вырезать кольцо из картона или фанеры, просверлить по периметру отверстия и протянуть через них параллельно друг другу проволоки, как показано на картинке ниже.
Получится проволочный поляризатор, который пропускает фотоны только с поляризацией перпендикулярной проводам. Поляризатор таких размеров как на картинке, рассчитан на работу с радиочастотными фотонами. Кстати фотоны уникальны тем, что это элементарные частицы, которые могут быть размером с человека и даже размером с планету. Всё зависит от длины волны. Например, в микроволновке летают фотоны с длиной волны около 12 см. Так что такой вот проволочный поляризатор — это можно сказать что возможность посмотреть на квантовомеханические процессы своими глазами.
Если фотон летит на такой поляризатор и его поляризация находится в суперпозиции поляризации параллельной и перпендикулярной проволочкам поляризатора, то на выходе остаются только фотоны с перпендикулярной поляризацией.
Для инфракрасных фотонов тоже есть такие проволочные поляризаторы, как и для радиоволновых, только их дома уже гораздо труднее сделать. Для фотонов видимого света тоже есть проволочные поляризаторы, только там длина волны фотонов уже меньше микрометра и создавать проволочки толщиной в нанометры получается только методом фотолитографии, как при изготовлении микрочипов.
Так что прохождение фотоном ряда из проволок приводит к коллапсу состояния фотона и как вы понимаете, при этом он по-прежнему имеет волновые свойства. Никакой частицей, что бы под этим ни подразумевалось он не становится. Здесь можно сказать, что это коллапс вектора поляризации, это не волновой функции, отвечающей за пространственную вероятность обнаружения фотона в той или иной точке. Но волновая функция фотона в пространстве описывается наложением некоторого или чаще всего бесконечного числа волн друг на друга. И при коллапсе волновой функции происходит выбор одной из этих волн в теории, а на практике некоторой группы волн или некоторой части спектра при непрерывном спектре. Так что после коллапса волновой функции получается другая волна, а не какая-то мифическая частица не имеющая волновых свойств.
Так почему же описывая двухщелевой эксперимент говорят, что фотон или электрон после наблюдения начинает вести себя как частица, а не как волна .
Как вы понимаете из примера с проволочным поляризатором для коллапса волновой функции мифического глаза не достаточно, как на картинке выше. Чтобы узнать, через какую щель проходит частица, нужно чтобы она столкнулась с другой частицей или группой частиц. После столкновения волновая функция у частицы уже получается идущей только от одной щели, а не от двух. Поэтому на экране за щелью никакого сложения альтернативных путей частицы, никакой интерференции уже не получается. Хотя, можно изменяя, например, длину волны измеряющих или так сказать наблюдающих частиц сделать так, чтобы волновая функция проходящей через щели частицы шла по большей части через одну щель и немножко через другую. Тогда будет частичная интерференция. Не такая чёткая как вообще при отсутствии измерения.
Так что если посмотреть на математику квантовой механики, то там нигде нельзя найти пропажу волновых свойств частиц ни в каком процессе. И говоря о том элементарная частица это частица или волна, можно сказать, что всегда волна, но очень необычная волна
