Магия времени от А до Я. Как научиться ускорять и замедлять жизнь

С тех пор ученые много раз проводили эксперименты с фотонами, и некоторые были весьма необычными. В эксперименте, известном как «квантовый ластик», был разработан метод, который позволял преднамеренно не детектировать фотон. В каждом случае обнаруживалось, что результаты наблюдений, соответствующие детектированию фотона и его отсутствию, имеют один и тот же эффект. Поскольку в эксперименте ничего не наблюдалось и имело место только отсутствие наблюдения, ученые предположили, что само наблюдение – критически важный процесс в коллапсе волновой функции. Профессор Ричард Конн Генри в журнале Nature написал: «Волновая функция разрушается просто потому, что человек ее не видит». И он сделал вывод: «Вселенная полностью ментальна».

Квантовая запутанность в мире физики

Как упоминалось в главе 3, ученые активно работают над тем, чтобы продемонстрировать, что квантовые законы, управляющие микроскопическим миром, могут быть применимы и к макроскопическому миру, что в случае успеха приведет к созданию теории всего. Один из способов, при помощи которого ученые пытаются объединить общую теорию относительности с квантовой механикой, – это концепция квантовой запутанности.

Вспомните – запутанные частицы ведут себя так, словно они связаны, даже если находятся на расстоянии целой Вселенной друг от друга. Недавно это свойство успешно продемонстрировали ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории Университета Стоуни Брук и высокоскоростная компьютерная сеть Министерства энергетики США (ESnet), которые проводили эксперимент с запутанными фотонами, находящимися друг от друга на расстоянии семнадцати километров. Считается, что это самое большое расстояние, на котором проводились эксперименты с запутанными частицами в США. Если говорить о еще больших расстояниях, ученые предполагают, что квантовая запутанность и космические червоточины – одно и то же явление. Обычно физики рассматривают модель лишь двух квантово запутанных частиц. Но в недавнем исследовании ученые выдвинули гипотезу, что поведение запутанных субатомных частиц можно объяснить тем, что они связаны чем-то вроде квантовой червоточины. На самом деле само пространство-время могло возникнуть из-за квантовой запутанности. Поскольку червоточины – это искажения пространства, описываемые теорией гравитации Эйнштейна, исследователи понимают, что частицы, подчиняющиеся законам квантовой механики, могут быть запутаны. Более того, обнаружение взаимосвязи между червоточинами, – которые обычно существуют только в астрофизике – и явлением квантовой запутанности установило бы прочную связь между общей теорией относительности и квантовой механикой.

Квантовая суперпозиция и физический мир

Ученые, которые разрабатывают теорию всего, часто особое внимание уделяют квантовой суперпозиции. Совсем недавно международная группа ученых, специализирующихся на изучении времени, предположила, что время может течь квантовым образом. Мы уже знаем, что по законам физики крупные объекты замедляют время из-за гравитации. Это означает, что часы, находящиеся на небольшом расстоянии от крупного объекта, будут идти медленнее, чем такие же часы, находящиеся дальше от него. Так почему такой же эффект не может существовать в микроскопическом квантовом мире? Например, как бы часы отсчитывали время, если бы подверглись воздействию огромного объекта в квантовом мире?

Традиционная научная теория утверждает, что подобное немыслимо, но подавляющее большинство физиков надеются на обратное. Все потому, что в привычном нам макроскопическом мире, управляемом общей теорией относительности, события следуют друг за другом и подчиняются закону причинно-следственных связей, то есть каждая причина соответствует следствию. Однако в микроскопическом мире квантовой механики события происходят по закону вероятностей, а не причинно-следственной связи. Вспомните корпускулярно-волновой дуализм и кота Шредингера, который может существовать в двух разных состояниях, называемых состоянием суперпозиции.

Но что произойдет, если крупный объект, способный своей гравитацией искажать время, поместить в сценарий квантовой суперпозиции, то есть объединить законы квантовой механики с законами классической физики? Задававшиеся этим вопросом ученые придумали мысленный эксперимент. Представьте себе два космических корабля, выполняющих миссию в космосе: корабль 1 и корабль 2. Им отдали приказ выстрелить друг в друга из оружия, в один и тот же момент, а затем улететь, чтобы отразить огонь противника. Считается, что в этот момент они будут находиться в суперпозиции друг к другу, то есть одновременно стреляют и не стреляют.