Квантовая механика

Приятный сюрприз: квантовая физика менее сложна, чем кажется. Международная команда ученых доказала, что две своеобразных особенности квантового мира, которые ранее считались разными, оказались различными проявлениями одного и того же. Результаты работы были опубликованы 19 декабря в Nature Communications.

Два ученых из Университета Южной Калифорнии (USC) предложили связь между струнной теорией поля и квантовой механикой, которая может открыть дверь для использования струнной теории поля — или более широкого варианта ее, M-теории — как основы всей физики.

Новое исследование физиков из Университета Брауна заключило странность квантовой механики в ореховую скорлупу. Точнее, в гелиевый пузырь. Эксперименты под руководством Хамфри Мариса, профессора физики в Брауне, позволили предположить, что квантовое состояние электрона — волновую функцию электрона — можно разделить на кусочки, а эти кусочки, в свою очередь, поймать в ловушку из пузырьков жидкого гелия. Электроны представляют собой элементарные частицы, неделимые и неразбиваемые. Но то, что имеют в виду исследователи, кажется очень и очень странным.

Все обсуждения квантовой физики так или иначе сводятся к квантовой теории поля. В ее основе лежит общая идея о том, что квантовые частицы представляют собой локализованные возбужденные состояния общего квантового поля — сложная, но математически полезная идея, которая до невозможности сложно взаимодействует с классическим представлением пространства-времени Эйнштейна. Гравитация, как гласит теория, является результатом кривизны невыразимой среды пространства-времени, и современная квантовая физика гласит, что искривленное пространство-время должно влиять на поведение гипотетического квантового поля.

На протяжении веков человечество вгрызалось в гранит науки, пытаясь выяснить точный состав Вселенной. Древние греки первыми предположили существование атомов, которые, по их мнению, были мельчайшими частицами — «строительными блоками» всего сущего. На протяжении 1500 лет это было всем, что мы знали о материи. В 1897 году открытие электрона разрушило научный мир до руин. Оказалось, что точно так же, как молекулы состояли из атомов, атомы состоят из компонентов.