फोटॉन प्रकाश का एक एकल कण है, और सामान्य परिस्थितियों में इसे विभाजित नहीं किया जा सकता। लेकिन फोटॉन एक कण भी नहीं है, इस अर्थ में कि इसका कोई विशिष्ट स्थान नहीं होता। इसके बजाय, यह एक विस्तारित वस्तु है।

तो अगर कोई फोटॉन एक आदर्श दर्पण से परावर्तित होने की प्रक्रिया में आधा ही है और आप दर्पण को हटा लें, तो क्या होता है? नॉर्वेजियन भौतिकविदों की एक तिकड़ी का जवाब आपकी अपेक्षा से अधिक जटिल निकलता है।

पहले फोटॉनों के विभाजन और संयोजन के बारे में संक्षेप में बात करते हैं। अगर यह हमारे जीवन में एक सामान्य अनुभव होता, तो कांच के टुकड़े के माध्यम से एक ही रंग का प्रकाश चमकाने या इसे किसी सतह से परावर्तित करने से फोटॉन विभाजित या संयोजित हो सकते थे। इससे रंगों का एक अद्भुत समूह उत्पन्न होता: हमारा ब्रह्मांड सबसे शानदार और कानूनी LSD ट्रिप होता जिसकी आप कल्पना कर सकते हैं। लेकिन ऐसा आम तौर पर नहीं होता, इसलिए LSD।

असल में क्या होता है कि फोटॉन सही परिस्थितियों में विभाजित और संयोजित हो सकते हैं - मूलतः, जिस माध्यम से प्रकाश यात्रा करता है उसे प्रकाश के जवाब में बदलना होता है। इससे एक ही रंग के स्रोत से रंगों का इंद्रधनुष उत्पन्न हो सकता है।

तकनीकी रूप से, हम कहेंगे कि हमारे आस-पास दिखने वाली प्रकाश अंतःक्रियाएं रैखिक हैं, और फोटॉनों का संयोजन/विभाजन एक अरैखिक प्रक्रिया है। आमतौर पर, उस अरैखिकता को दूर करने के लिए, आपको या तो एक बहुत संवेदनशील माध्यम या एक बहुत उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश स्रोत, जैसे लेज़र, की आवश्यकता होती है।

जब एक फोटॉन परावर्तित हो रहा हो तब दर्पण का अचानक हटना उस तरह से अरैखिक नहीं है जैसा मैं सामान्यतः सोचता हूँ। लेकिन अगर आप इसे एक पल से अधिक सोचें, तो यह स्पष्ट रूप से एक अरैखिक घटना है। यह सोच इस बात से अस्पष्ट होती है कि हम एकल फोटॉनों के बारे में दर्पणों पर कैसे सोचते हैं।

चलिए आंशिक रूप से परावर्तक दर्पण के उदाहरण से शुरू करते हैं। जब एक एकल फोटॉन उस दर्पण से टकराता है, तो वह या तो दर्पण से गुज़र जाएगा या दर्पण से परावर्तित हो जाएगा। फोटॉन को एक सुपरपोज़िशन अवस्था में प्रवेश करने वाला माना जाता है जिसमें उसने दोनों परावर्तित किया है और पार किया है (प्रत्येक पथ की संभावनाएं दर्पण की परावर्तकता पर निर्भर करती हैं)। यदि हम परावर्तित और संचरित फोटॉनों के पथ में डिटेक्टर रखते हैं, जब एक क्लिक करता है, तो यह सुपरपोज़िशन को ध्वस्त कर देता है, और दूसरा संभावित पथ गायब हो जाता है। ऐसी कोई परिस्थिति नहीं है जिसमें दोनों डिटेक्टर एक साथ क्लिक करेंगे। हम प्रत्येक तरफ आधा फोटॉन रिकॉर्ड नहीं करते।

भोलेपन से, हम पूरी तरह से परावर्तक दर्पण के लिए भी यही तर्क दे सकते हैं जिसे परावर्तन के बीच में हटा दिया जाता है। इस तर्क में, फोटॉन संचरित और परावर्तित की एक सुपरपोज़िशन अवस्था में प्रवेश करता है, जिसकी संभावना दर्पण के हटाए जाने के समय और फोटॉन के "आकार" से निर्धारित होती है। फिर, जब हम यह मापने का प्रयास करते हैं कि फोटॉन किस रास्ते गया, तो हम उम्मीद करेंगे कि सुपरपोज़िशन ध्वस्त हो जाए, और केवल एक डिटेक्टर क्लिक करे।

जब मैंने इसके बारे में सोचना बंद किया, तो यह स्पष्ट था कि यह गलत था। लेकिन यह समझने के लिए कि क्यों, हमें कुछ अतिरिक्त सैद्धांतिक सामान की आवश्यकता है।

समय और आवृत्ति एक ही सिक्के के दो पहलू हैं। यदि हम पियानो पर एक स्वर बजाते हैं, तो एक समय-डोमेन चित्र होता है: समय के साथ दबाव में एक नियमित भिन्नता जो काफी देर तक जारी रहती है। इस स्वर को एक एकल आवृत्ति और एक एकल आयाम (यह कितना तेज़ है) द्वारा वर्णित किया जा सकता है। अधिक जटिल ध्वनियों (कॉर्ड, स्टैकाटो नोट्स) की समय में एक जटिल संरचना होती है और उन्हें आवृत्तियों के अधिक जटिल संयोजनों द्वारा वर्णित किया जाता है, प्रत्येक का अपना आयाम होता है (चरण भी मायने रखता है, लेकिन हम इसे अनदेखा करेंगे)।

यह चित्र सार्वभौमिक है और सभी समय-भिन्न संकेतों पर लागू होता है - और उनसे कहीं अधिक पर भी। जब मैं खेत पर बड़ा हो रहा था, एक पुराने जमाने के (तब भी) ट्यूब रेडियो पर AM रेडियो सुनता था, तो संगीत हमेशा एक क्लिक की आवाज़ से बाधित होता था। क्लिक हमारी बिजली की बाड़ से थी, जो हमेशा किसी भटकती घास, एक दुर्व्यवहार करने वाली भेड़, या एक कामुक बैल को झटका देती रहती थी। वह छोटी-तीखी धारा एक छोटा विद्युत चुम्बकीय स्पंदन (और एक गुस्सैल बैल) उत्पन्न करती थी। वह बहुत छोटा स्पंदन (समय में) एक बहुत व्यापक स्पेक्ट्रम पर मौजूद था, जिसमें मेरी झुंझलाहट के लिए, AM प्रसारण भी शामिल था।