Дискуссии

« вернуться к списку

версия для печати

Квантовый апокалипсис

Телескопы для исследования темной энергии. Фото с сайта news.uchicago.eduЗа последний месяц миру были предъявлены результаты трех интересных исследований по взаимодействию квантового и классического миров. Как водится, самый впечатляющий вывод – возможно, астрономические наблюдения значительно сократили срок жизни Вселенной – делается в самом сомнительном из них.

Три заявления

Австрийские физики Йоханнес Кофлер (Johanne Kofler) и Часлав Брукнер (Caslav Brukner) утверждают, что область применения удивительных и странных законов квантовой физики не ограничивается, как обычно считается, микромиром. По мнению исследователей, многое в привычном нам макромире также должно описываться не классической физикой, а квантовой. Мы этого не чувствуем из-за недостаточной точности наших измерений.

Группа ученых из Германии, США, Испании и России под руководством Рейнхарда Дернера (Reinhard Doerner) утверждает, что ей удалось уточнить условия, при которых электрон переходит от квантового поведения к классическому. Для этого достаточно, например, всего лишь присутствия рядом другого электрона.

Наконец, американские физики Лоуренс Краусс (Lawrence Krauss) и Джеймс Дент (James Dent) делают самое неожиданное утверждение: наблюдение астрономами темной энергии в 1998 году, возможно, привело к тому, что вероятность "конца света" (второго Большого взрыва) многократно выросла.

Ниже мы подробно рассмотрим последнее утверждение (читатель, заинтересовавшийся первыми двумя, может воспользоваться ссылками в конце статьи). За упрощенными объяснениями основных используемых понятий отсылаем читателя к статье "Квантовый ликбез".

Темная энергия

Традиционная теория считает, что наша Вселенная возникла примерно 13,7 миллиарда лет назад в результате так называемого Большого взрыва. С тех пор Вселенная постоянно расширяется: как было обнаружено в 1929 году американским астрономом Эдвином Хабблом, все галактики удаляются друг от друга.

До последнего времени было неизвестно, с постоянной ли скоростью происходит расширение. Предполагалось, что оно замедляется за счет гравитационного взаимодействия разбегающихся галактик.

В 1998-99 годах, однако, две международные группы астрономов-наблюдателей (одной руководили Брайан Шмидт и Адам Райес, другой – Сол Перлмуттер) убедительно показали, что Вселенная расширяется с ускорением. Это означает, что есть какая-то сила, расталкивающая галактики, – условно говоря, "антитяготение".

Предполагается, что антитяготение создается не обычным веществом и даже не темной материей, а особой космической энергией, в которую погружены все галактики. Как правило, ее называют темной энергией (dark energy).

Краусс придерживается гипотезы, что при Большом взрыве значительная часть существовавшей на тот момент в особой форме энергии перешла в материю, что и положило начало привычной нам Вселенной. Однако открытие темной энергии показывает, что часть первичной энергии не перешла в материю (говоря немного точнее, высокоэнергетичный "ложный вакуум" перешел не в обычный вакуум с нулевой энергией, а в другой "ложный" вакуум с меньшей, но ненулевой энергией).

По мнению Краусса, это означает, что оставшаяся темная энергия тоже может в любой момент перейти в материю. Второй Большой взрыв уничтожит привычную нам Вселенную. Произойдет ли он – зависит от случая (можно сравнить Вселенную с атомом радиоактивного вещества: в любой момент может распасться, но распадется или нет – дело случайное). Краусс считает темную энергию квантовой системой, находящейся в не самом устойчивом состоянии. Соответственно, мы живем "на вулкане", причем начнется ли его извержение, от нас, казалось бы, совершенно не зависит.

Квантовый эффект Зенона

Один из удивительных законов квантового мира – квантовый эффект Зенона (иногда называется квантовым парадоксом Зенона) – сначала предсказал в 1958 году советский физик Леонид Халфин, а затем в 1978 году – американские физики Байдьянат Мизра и Джордж Сударшан. В девяностых годах эффект был подтвержден экспериментально.

Эффект состоит в следующем: наблюдение за нестабильной частицей (проверка, распалась ли она) вызывает замедление ее распада. Непрерывное наблюдение должно привести к тому, что нестабильная частица вообще не распадется.

В квантовом мире любое измерение оказывает влияние на измеряемую систему, даже простое наблюдение "возмущает" ее. Иными словами, в квантовой механике невозможно измерить что-либо и при этом не изменить его свойства. Эффект Зенона (о нем можно почитать, например, статью Р. Ведринского или запись доклада самого Халфина) сводится к тому, что если частица намеревается распасться, то наблюдение возвращает ее в исходное квантовое состояние или состояние, очень близкое к исходному. После этого частица, разумеется, снова может распасться – вероятность этого такова же, какой была в исходном состоянии.

Именно квантовым эффектом Зенона Краусс объясняет свою гипотезу.

Казалось бы, при чем тут приближение конца света? Ведь эффект Зенона говорит об обратном: чем чаще наблюдаешь, тем медленнее идет распад. Дело вот в чем: по мнению Краусса (у нас, к сожалению, нет полной уверенности, что мы его правильно проинтерпретировали – сильно мешает отсутствие надежного первоисточника, о чем см. ниже), законы квантовой механики утверждают, что если нестабильная квантовая система просуществовала достаточно долго (очень долго), то ее вероятность уцелеть резко возрастает.

Иными словами, есть некоторая критическая точка, после которой вероятность распада становится значительно меньше. Так вот наша Вселенная (точнее, та ее часть, которую составляет темная энергия), по мнению Краусса, эту критическую точку уже миновала.

Но! В 1998 году астрономы измерили свет от далеких объектов – и обнаружили темную энергию. Краусс считает, что это, возможно, привело к срабатыванию эффекта Зенона: квантовая система подверглась наблюдению и измерению, а значит, вернулась в исходное состояние. Соответственно, вероятность второго Большого взрыва многократно возросла.

Достоверность

Сильное сомнение в гипотезе Краусса и Дента (обратим внимание, что это лишь гипотеза: Краусс сам говорит "может быть") вызывает отсутствие надежного первоисточника.

Нам неизвестны ссылки на соответствующие статьи Краусса и Дента в научных журналах (опубликованные, готовящиеся к публикации или хотя бы запланированные) или на пресс-релизы исследовательских центров. Первоисточником является статья в научно-популярном журнале NewScientist, который отличается некоторой неразборчивостью: иногда публикует материалы об исследованиях сомнительного качества или выдает старые работы за новые. Маркус Чаун, автор статьи, ссылается на слова Краусса, так же поступает и научный редактор The Telegraph, опубликовавший статью о квантовой эсхатологии чуть позже.

Никаких опровержений, впрочем, от Краусса (довольно известного физика, работающего в уважаемом университете Кейса) не поступало.

К чести Маркуса Чауна заметим, что он приводит и мнение ученых, несогласных с Крауссом. Так, Макс Тегмарк из Массачусетсского технологического института, говорит, что Вселенная "наблюдала" темную энергию задолго до появления человека как вида – ведь галактики подвергались ее воздействию и тем самым получали информацию о ней. Тот факт, что мы зафиксировали свет от этих галактик, повлиял лишь на наше знание и ни на что более.

Действительно, суть эффекта Зенона, как и других особенностей измерений квантовых систем, связана с тем, что измерение, проводимое над квантовой системой (как правило, микрочастицей), представляет собой конечное по величине реальное воздействие измерительного прибора на частицу, которое и изменяет ее свойства. Неясно, как измерение земными приборами света, излученного далекими объектами миллионы лет назад, могло повлиять на эти объекты или на Вселенную в целом.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции портала.

Александр Бердичевский

источник: Lenta.ru

Последние материалы раздела

• 30 декабря 2016
  Диссертация Мединского как летучий голландец
• 30 декабря 2016
  Работа есть — денег нет
• 29 декабря 2016
  "Основной удар придется на московские и петербургские институты"
• 29 декабря 2016
  Советник Путина: Россию могут отключить от интернета
• 28 декабря 2016
  Драйверы инноваций

Обсуждение

Добавить комментарий

Обсуждение материалов доступно только после регистрации.

« к началу страницы