Zur Erprobung Ihres technischen Könnens, werden Sie vor folgende Aufgabe gestellt:
Sie erhalten eine bestimmte Menge an Schachteln (sagen
wir 100), die von außen nicht zu unterscheiden sind. Das heißt,
sie sind gleich schwer, gleich groß, usw. Nun befindet sich in manchen
Schachteln ein lichtempfindlicher Film. Es ist jedoch nicht bekannt in
wie vielen und in welchen. In allen anderen Schachteln befindet sich anstelle
des Filmes eine Attrappe. Während der Film Photonen (Lichtteilchen)
100%-ig absorbiert und dadurch geschwärzt wird, ist die Attrappe vollkommen
lichtdurchlässig (siehe Abbildung). Dies ist der einzige Unterschied
zwischen Film und Attrappe. Der Film ist derart empfindlich, daß
er bereits durch ein einziges Photon geschwärzt, d.h. belichtet wird.
Die Schachteln befinden sich daher in einer idealen Dunkelkammer.
Schachtel mit Attrappe |
Schachtel mit Film |
In einem Experiment werden nun zum Nachweis von Photonen Schachteln benötigt in denen sich ein unbelichteter Film befindet. Ihre Aufgabe ist es also eine Methode zu entwickeln, mit der es Ihnen zumindest in einigen Fällen (d.h. mit einer Wahrscheinlichkeit größer Null) gelingen kann, Schachteln zu finden, in denen sich mit Sicherheit ein unbelichteter Film befindet.
Wie schon gesagt, sind die physikalischen Eigenschaften von Film und Attrappe identisch - mit einer Ausnahme, daß nämlich der Film Photonen absorbiert. Wenn wir aber dieses Unterscheidungsmerkmal zur Auswahl verwenden, werden alle Filme durch die Absorption bereits eines Photons belichtet. Wir müssten also in der Lage sein, die absorbierenden Filme zu entdecken ohne "hinzusehen", d.h. ohne auch nur ein Photon im Film zu absorbieren.
Halten Sie das für möglich?
Tatsächlich gibt es eine Möglichkeit diese Aufgabe zu lösen, wie wir in den nachfolgenden Kapiteln sehen werden.