Новости дня

Что мы увидим, если уменьшимся до размеров одного атома?

alter-science.info

Что мы увидим, если уменьшимся до размеров одного атома?

В 2022 году три физика получили Нобелевскую премию по за работу над "жуткой" квантовой запутанностью. Некоторые искатели квантов теперь умозрительно представляют себе вечеринку в субатомном мире. Там они надеются воочию увидеть странные квантовые эффекты, которые давно будоражат их воображение, пишет Альтернативная наука. Но как будет выглядеть и ощущаться субатомный мир, и как туда попасть? Хорошая новость заключается в том, что квантовый мир не так уж далек. Мы живем в нем. Теория квантовой механики описывает всю Вселенную, включая привычную нам повседневность. Однако на макроскопическом уровне странные квантовые эффекты относительно слабы и трудно воспринимаются. Чтобы ощутить квантовые странности, человеку пришлось бы уменьшиться до размеров атома, говорит Джим Какалиос, профессор физики из Университета Миннесоты. Проблема в том, что все атомы примерно одинакового размера и не могут сами уменьшаться. Человек состоит примерно из семи октиллионов атомов, и все они должны втиснуться в пространство размером в один квант. Такой уменьшенный человек был бы невообразимо плотным. "Людям пришлось бы придумать способ преобразовать фундаментальные константы Вселенной, чтобы изменить размер своих атомов. Этого сделать невозможно", - поясняет Какалиос. Но что если вам все-таки удастся обойти законы физики и уменьшиться до размеров атома? "Когда вы уменьшитесь до таких размеров, ваше взаимодействие с окружающим миромбудет сильно отличаться от того, что вы обычно видите", - говорит ученый. "Наши глаза могли бы улавливать отдельные фотоны... Все будет неким непостоянством и странностью, а не непрерывным потоком. Одиночные фотоны света били бы по глазам, как дождь по жестяной крыше. Как вы сможете это обработать, сказать очень трудно". Два человеческих глаза можно сравнить с экспериментами Томаса Янга с двойной щелью, проведенными в начале 1800-х годов, которые известны тем, что привели нас к квантовой механике. В экспериментах, к которым вернулись в 20 веке, ученые пытались определить, является ли свет волной или потоком частиц. Они обнаружили, что на самом деле излучение действует и как волна, и как поток частиц. В одной из версий эксперимента через щели посылался по одному фотону, а на фотопластинке за барьером со временем формировалась волновая картинка. Если свет попадает в наши глаза, фотон за фотоном, то "я предполагаю, что вы увидете странную нечеткость, и вам придется некоторое время смотреть на что-то, прежде чем восстановить стандартную картину, даже тогда стандартная картина будет интерференционной", - предполагает Какалиос. Запутанность, которая возникает, когда вы сводите вместе две одинаковые частицы, а затем осторожно их разделяете, легче наблюдаема в пределах квантовой области. "Две частицы будут описываться одной волновой функцией, даже если вы разделите их на большое расстояние. И если вы что-то сделаете с одной частицей, эффект будет "мгновенно" ощущаться другой частицей, потому что они по-прежнему описываются одной единственной волновой функцией". Однако Какалиос говорит, что эта идея непрактична, даже с учетом технологий будущего. Мы не можем уменьшить себя в квантовом царстве, но у Спироса Михалакиса, физика из Калифорнийского технологического института, есть идея. Как насчет того, чтобы перенести квантовое царство в наш масштаб? "Мы живем в этом мире, и мы хотим путешествовать во времени в этом мире, а не в микромире. Мы хотим телепортироваться в этом мире. Мы хотим иметь сверхспособности на Земле. Наука говорит, что все это возможно", - фантазирует Михалакис. Квантовая сфера, по его мнению, это своего рода взламываемый "исходный код реальности". И "квантовая физика говорит, что можем сделать все, что только представим, если знаем, как соединить все вместе. Если у вас есть ингредиенты и рецепт, вы сделаете все, что захотите". Михалакис представляет себе квантово-инженерное будущее со сверхспособностями, квантовым интернетом, состояниями материи, которые создаеют маленькие блоки Lego реальности, и многим другим. Все это происходит в макрокосме квантовой сферы. "Мы хотим создать макроскопическую версию квантовой сферы", - надеется Михалакис. Но, по словам Хидео Мабучи, профессора прикладной физики из Стэнфорда, "встроенная особенность квантовой механики заключается в том, что все действительно странные вещи происходят только под капотом - вы никогда не сможете взаимодействовать с ней напрямую. Даже если бы вы могли представить, что уменьшили себя до размеров атома, вы бы никогда не смогли буквально увидеть или почувствовать частицу, находящуюся в суперпозиции двух различных положений [...] как бы это выглядело или чувствовалось? Это не то, что мы должны испытывать". Мабучи скептически относится к идее макроскопической технологии в натуральную величину. Он думает, что она не будет когда-либо вести себя квантово-механическим образом. "Вам придется идеально изолировать большие вещи от любого вмешательства окружающей среды в течение длительного времени", - поясняет Мабучи. В то же самое время с помощью виртуальной реальности мы могли бы получить версию передовой микроскопии. "Вы могли бы использовать это научное оборудование и устроить вечеринку на Хэллоуин в атомном мире, по крайней мере, по доверенности. Это то, что однажды может стать реальностью", - фантазирует Мабучи. Но технология виртуальной реальности еще не создана. При этом ночная прогулка по лесу отдаленно напоминает квантовый мир. "Вы когда-нибудь были в лесу безлунной ночью и гуляли по нему?" - спрашивает Лукас Вагнер, профессор физики из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. "Ваши глаза как бы адаптируются, и вы можете видеть предметы, но они просто очень, очень темные. Края предметов начинают расплываться, и кажется, что они немного движутся", - говорит он. «Я думаю, все будет примерно так». Дата: 23 ноября 2022 Автор:Василий Швецов Поделиться с друзьями:
  • Последние
Больше новостей

Новости по дням

Сегодня,
8 февраля 2023