Кто «убивает» кота Шрёдингера: физики закрыли гипотезу 1960-х

🧩 Загадка: Что физики 62 дня пытались расслышать под километровой толщей скалы и почему их порадовало, что они ничего не услышали? Ответ — в конце статьи.

Может ли само пространство дрожать, как натянутая мембрана, и стирать с лица мира квантовые чудеса? Шестьдесят лет назад один физик решил, что именно эта незаметная рябь не даёт кошкам, чашкам и стульям быть в двух состояниях сразу. Теперь итальянские учёные ушли под гору, чтобы расслышать её шёпот, и получили ответ, который меняет правила игры.

Читайте также: Нейросеть спроектировала вирус — и его уже ввели пациенту

Почему кот не бывает жив и мёртв одновременно?

Элементарная частица может пребывать в суперпозиции, то есть сразу в двух состояниях. Шрёдингер довёл эту странность до абсурда: кот в закрытом ящике с ядом оказывается одновременно живым и мёртвым.

В нашей жизни такого не бывает. Чашка стоит на столе, а не «немного на столе и немного на полу», а кошка либо спит, либо требует еды. Квантовая многовариантность куда-то испаряется.

Физики называют этот переход декогеренцией: суперпозиция рушится, когда объект взаимодействует с окружающим миром. Каталина Курчану, руководитель коллаборации VIP в Национальном институте ядерной физики Италии, считает исчезновение квантовых странностей в макромире одним из самых глубоких вопросов современной науки. Среди подозреваемых давно числится гравитация.

Что, если пространство постоянно дрожит?

Венгерский физик Фридьеш Каройхази представил пространство-время не идеально гладким, а покрытым мельчайшей случайной рябью. По его расчётам, именно эта рябь разрушает суперпозицию у крупных тел. Красота идеи в том, что она сшивала квантовую механику с теорией относительности Эйнштейна, где гравитация и есть искривление пространства-времени.

Полвека гипотеза жила на бумаге. Недавно Анджело Басси с коллегами переписал её так, чтобы предсказания можно было проверить прибором. Саму рябь не засечь, но у неё должен быть след: подрагивая, пространство-время слегка раскачивает заряженные частицы, и те испускают крайне слабое излучение. Оставалось его поймать.

Зачем физикам понадобилась гора?

Попробуйте расслышать шёпот на шумном вокзале, а потом в пустом подвале. На поверхности Земли роль вокзального гула играет космическая радиация: она мгновенно заглушила бы искомое свечение. Поэтому учёные спустились в Гран-Сассо, крупнейшую подземную физическую лабораторию мира. Над ней лежат 1,4 километра скалы, и там стоит почти идеальная радиационная тишина.

Мишенью служил кристалл сверхчистого германия размером с кофейную кружку, дополнительно укутанный слоями чистой меди и свинца. Установка слушала 62 дня без перерыва. Затем физики вычли предсказуемый природный фон и посмотрели, что осталось. Сигнала не было.

Тишина означает провал?

Как раз наоборот. Отсутствие излучения стало полноценным результатом: проверенная версия модели Каройхази полностью исключена, а любые гипотезы, которые списывают потерю квантовых свойств на рябь пространства-времени, теперь зажаты в жёсткие рамки.

Оправдать гравитацию это пока не позволяет. У теоретиков остаются другие механизмы, устроенные иначе и не требующие такого излучения. Ведущий автор работы Кристиан Пишикья напоминает, что современные подходы к квантовой гравитации, включая теорию струн и петлевую квантовую гравитацию, предсказывают фундаментальный предел точности измерения расстояния. Гипотеза о минимально возможной длине в природе жива. Эксперимент отсёк лишь одно из старейших объяснений того, как этот предел проявляется в реальности.

Что это значит для нас

• Наука движется и через «нет». Отрицательный результат не тупик, а вычеркнутая дорога на карте: искать становится проще.
• Читайте заголовки внимательно. «Физики опровергли» здесь означает конкретную модель, а не всю идею о роли гравитации.
• Теории наконец встречаются с приборами. Подземные детекторы стали настолько чувствительными, что идеи, десятилетиями жившие только в формулах, теперь можно проверять на прочность.

Другие истории о том, как устроен мир от кварков до галактик, ждут вас в разделе статьи.

Ещё в «Высоких технологиях»

Пять уроков Google о нейросетях, которые пропускают новичкиМикроморт: как измерить шанс погибнуть и почему мы боимся не тогоПомнят ли кошки и собаки своё прошлое и как оно для них пахнет

Все материалы раздела →