Физики не теряют надежды соединить воедино квантовую механику и Общую теорию относительности - «Наука и технологии»

Квантовая механика и Общая теория относительности Альберта Эйнштейна являются двумя противоположностями, которые формируют основу современной физики. Однако, эти две основы взаимно исключают друг друга, с точки зрения Теории относительности все физические явления основаны на отношении движения между наблюдателем и наблюдаемым объектом. Но некоторые из фундаментальных физических правил полностью нарушаются на квантовом уровне, на уровне, где субатомные частицы начинаю вести себя весьма странным образом.

Международная группа исследователей разработала структуру экспериментальной установки, использование которой, по их мнению, позволит заполнить "разрыв" между классической и квантовой физикой. Отметим, что первые тесты предложенной теории были уже проведены при помощи китайского "квантового" спутника Micius и это позволило исключить одну из версий, фигурирующих в новой теории.

Напомним нашим читателям, что спутник Micius является частью китайской научно-исследовательской программы QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), одной из сторон которой является изучение взаимоотношений между квантовой и классической физикой при помощи экспериментов со светом. Оборудование спутника Micius позволяет производить пары запутанных на квантовом уровне частиц, фотонов, и изучать их свойства и поведение.

"При помощи передовых технологий, воплощенных в оборудовании спутника Micius, впервые в истории нам удалось получить значимые данные, проведя оптический эксперимент, проверяющий отношения между фундаментальной физикой, квантовой механикой и теорией гравитации" - рассказывает Пан Цзяньвэй (Jian-Wei Pan), квантовый физик и директор исследовательского центра CAS center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics китайского университета Наук и Технологий (University of Science and Technology of China).

Китайские ученые проверили то, что запутанные частицы будут терять свою запутанность, проходя через отдельные области гравитационного поля Земли. Крошечная разница в гравитации областей вызвала бы квантовые взаимодействия между запутанными частицами, которые подчинялись законам классического релятивизма. Частицы, попавшие под воздействие более слабой гравитации, испытывают более слабые внешние воздействия, нежели частицы, попавшие в более сильное гравитационное поле.

Полученные во время экспериментов данные позволили ученым описать то, что можно назвать термином "формализм событий", который представляет собой описание неких квантовых областей, существующих где-то в экзотическом пространственно-временном континууме. Этот континуум содержит как некие подобные времени нелинейные величины, так и обычное классическое время, которое полностью соответствует Общей теории относительности. И этот "формализм событий" позволяет стандартизовать поведение частиц, объединяя воедино квантовую и классическую физику.

"Если бы нам удалось наблюдать действительные отклонения в поведении квантовых частиц, это бы стало подтверждением правильности формализма событий, что оказало бы существенное влияние и заставило бы полностью пересмотреть наше понимание взаимоотношений между квантовой теорией и теорией гравитации" - рассказывает Пан Цзяньвэй, - "Однако, полученные нами результаты позволили исключить "сильный вариант" формализма событий, оставив несколько других версий, которые нуждаются в дополнительной проверке".

Сейчас китайские исследователи уже начали разработку и подготовку к запуску нового "квантового" спутника, который будет двигаться по кругу в 20-60 раз выше орбиты спутника Micius. Синхронная работа пары спутников позволит им использовать в своих целях гораздо большие области поля земной гравитации, что обеспечит их более точными экспериментальными данными. А на основе этих данных уже и будут выполнены проверки оставшихся вариантов теории формализма событий.