Айнщайн спасява котката на Шрьодингер

Теорията на относителността може да обясни защо квантовите явления не работят в макрокосмоса

Котка на Шрьодингер: Този мисловен експеримент се прилага само в света на най-малките частици © Dhatfield / CC-by-sa 3.0
чете на глас

Айнщайн обяснява: Дали заплитането на атомите или принципа на несигурност - в макрокосмоса тези завладяващи явления на квантовия свят не работят. Защото при по-големите обекти квантовите ефекти се потискат. Това би могло да обясни общата теория на относителността на Айнщайн. Както изследователите съобщават в списание „Nature Physics“, разтягането на времето чрез гравитация влияе и върху частиците в тези обекти - като по този начин предотвратява квантовите явления.

През 1915 г. Общата теория на относителността на Айнщайн революционизира нашето разбиране за гравитацията. Той постулира, че гравитацията може да бъде разбрана като кривина на пространство-време и че тя сама по себе си може да повлияе на времето: големи маси я разтягат. Това разминаване е очевидно и на Земята: хората, работещи на приземния етаж, остаряват по-бавно от колегите си на първия етаж - но само с около десет наносекунди годишно. Този ефект е мъничък, но е потвърден с точни атомни часовници.

Котката на Шрьодингер отдавна би била мъртва

Игор Пиковски от Харвардския университет в Кеймбридж и неговите колеги откриха още един страничен ефект от разтягането на времето на Айнщайн: това може да е причина за факта, че квантовите явления не действат в макроскопичния свят на ежедневието. Най-известното е наслагването: квантова частица може да бъде в няколко състояния едновременно, стига да не бъде измерена, те се припокриват.

Физикът Ервин Шрьодингер илюстрира този принцип в своя известен мисловен експеримент на котката в затворена кутия с отрова. Докато никой не отваря кутията и гледа, котката е мъртва и жива от квантова механична гледна точка. Въпреки това, в истинска котка или друг макроскопски обект такива квантови физически наслагвания не съществуват.

Вълнова функция на хармонично осцилираща квантова частица AllenMcC / CC-by-sa 3.0

Времето разтягане влияе на вибрациите

Защо квантовата механика не работи на по-големи обекти, засега не е ясно. Смята се обаче, че взаимодействията с други частици предотвратяват наслагването. Пиковски и неговите колеги сега изчислително са тествали конкретна хипотеза: те приемат, че виновникът се простира във времето. показ

Защото всяка частица независимо дали е свързана в даден обект или поотделно - постоянно се движи малко. Въпреки това, тези вибрации се влияят от дилатацията на времето, както обясняват изследователите. Той се забавя близо до земята и се увеличава на по-голяма надморска височина. Това причинява разлики в даден обект, за да се предотврати наслагването. „Важното е, че тази декохерентност, причинена от разминаване на времето, се осъществява напълно в рамките както на квантовата механика, така и на класическата физика“, подчертават Пиковски и неговите колеги.

Доказването е трудно, но не и невъзможно

„Доста изненадващо е, че гравитацията може да играе роля в квантовата физика“, казва Пиковски. "Гравитацията обикновено се изучава астрономически, но изглежда, че е важно дори за най-малките градивни елементи на природата." Изследователите само теоретично постулират и прогнозират това явление. Те обаче предполагат също как човек може експериментално да докаже ефекта от дилатацията във времето в молекулите.

Всички други разрушителни механизми обаче трябва да бъдат елиминирани, включително влиянието на околните молекули и топлинното излъчване. Следователно такъв експеримент вероятно би се извършил с хелиево охлаждане и в ултра чист вакуум. „Такива експерименти за измерване на декохерентността чрез разтягане на времето биха били голямо предизвикателство“, казват изследователите. "Въпреки това, бързият напредък в контрола на квантовите кладенци и квантовото измерване неизбежно ще влезе в обхвата, в който това явление става важно." (Nature Physics, 2015; doi: 10.1038 / nphys3366)

(Университет във Виена, 16.06.2015 - НПО)