Когда две волны действуют синфазно (то есть поднимаются и опускаются одновременно) и сталкиваются друг с другом – что называется «интерференцией», – объединенная интенсивность волн превосходит индивидуальную амплитуду каждой из них. Сигнал усиливается. Происходит запечатление или обмен информацией, что называется «конструктивной интерференцией». Если же одна волна поднимается в то время, когда другая опускается, то они аннулируют друг друга, что называется «деструктивной интерференцией». При конструктивной интерференции, когда волны синхронны, свет усиливается; деструктивная интерференция уничтожает свет и приводит к полной темноте.
В эксперименте свет проходил через две прорези, образуя чередующиеся черные и белые полоски на последнем экране. Если бы свет был просто потоком частиц, тогда две самые яркие полоски были бы расположены сразу за двумя прорезями на втором экране. Однако самым ярким оказался участок посередине между двумя прорезями, созданный волнами, которые в наибольшей степени взаимодействовали друг с другом. Таким образом, Юнг первым понял, что свет, пробивающийся сквозь две прорези, распространяется в виде перекрывающих друг друга волн.
В современной версии этого эксперимента через двойную прорезь проходят отдельные фотоны. Они также отображают полоски на экране, показывая, что даже отдельные единицы света перемещаются в виде размытой волны, обладающей значительной сферой влияния.
Физики XX века проводили эксперимент Юнга с другими отдельными квантовыми частицами, тем самым доказав, что квантовая физика имеет свойства «зазеркалья»: частицы ведут себя как волны и проходят через обе прорези сразу. Направьте поток электронов через три экрана – и вы получите интерференцию: чередующиеся светлые и темные полосы, что уже наблюдалось в случае частиц света.
Поскольку для создания интерференции такого вида необходимы как минимум две волны, на основании данного эксперимента можно сделать вывод, что фотон каким-то образом умудряется проходить через две прорези одновременно и интерферировать с самим собой.
В эксперименте с двойной прорезью содержится основная загадка квантовой физики – идея того, что субатомная частица не находится в каком-то определенном месте, а представляет собой целый «стадион». Этот опыт также демонстрирует принцип, согласно которому все электроны, существующие в герметическом квантовом состоянии, абсолютно непознаваемы. Вы ничего не можете узнать о квантовой сущности, пока не остановите ее – только после этого она примет определенное состояние.