Могут ли атомы быть в двух местах одновременно?

Но их состояние суперпозиции очень хрупкое: даже тот факт, что мы наблюдаем за мячом, может разрушить суперпозицию и заставить мяч выбирать конкретную траекторию». Может быть и так, что футбольные мячи подчиняются совершенно другим правилам, отличным от тех, что применимы к одиночным атомам. Предположим, что перед нами два купола; под одним из них сидит кот (a). Это наблюдение исключает — фальсифицирует, как сказал бы Карл Поппер — возможность того, что атомы цезия подчиняются макрореалистичной теории. Объекты квантового мира — согласно квантовой теории — не двигаются по одной хорошо определенной траектории. Мы не знаем, под каким именно. Но в нашем макроскопическом опыте мы наблюдаем, как футбольный мяч выбирает исключительно один путь. Если мы все еще обнаружим суперпозицию в ходе этого эксперимента, макрореалистическая теория серьезно пошатнется». В мире макрореалиста атом в итоге окажется в одном из двух конечных пунктов. «Это еще не доказывает, что квантовая механика работает с крупными объектами, — предупреждает Альберти. Можно ли одновременно забить гол и не попасть по воротам? Скорее они могут одновременно принимать различные пути и в конечном итоге оказываться в разных местах. «Затем мы использовали косвенные измерения, которые могут определить конечное положение атома самым нежным из возможных способов», — говорит аспирант Карстен Робенс. В мире макрореалистов эта схема измерения никак не повлияла бы на состояние кота, он оставался бы спокойным все время. Описание эксперимента появилось в журнале Physical Review X: физики захватили единичный атом цезия с помощью двух оптических пинцетов и перенесли его в двух разных направлениях. Он никогда не попадет в сетку ворот и отскочит от штанги одновременно. Вместо этого экспериментальные выводы команды из Бонна отлично вписываются в интерпретацию на основе состояний суперпозиции, которые разрушаются при проведении косвенных измерений. Если бы мы подняли левый купол, мы бы побеспокоили кота, а измерение сбилось. Физики из Университета Бонна создали эксперимент, который должен по возможности проверить это. Первый эксперимент покажет, могут ли атомы цезия выбирать два пути одновременно. Все, что нам остается, это признать, что атом действительно может выбирать разные пути одновременно. «Давайте поговорим о макрореалистичном представлении мира, — говории Альберти. Почти 100 лет назад физики Вернер Гейзенберг, Макс Борн и Эрвин Шредингер создали новую область физики: квантовую механику. — Следующим шагом будет разделение двух позиций атома цезия на несколько миллиметров. Почему так? В сотрудничестве с Клайвом Эмари из Университета Халла в Великобритании, команда Бонна придумала экспериментальную схему, которая поможет выявить правильную интерпретацию. В квантовом же мире отрицательное измерение, выявляющее положение кота (b), уничтожает состояние квантовой суперпозиции и влияет на результат эксперимента. Таким образом, мы делаем вывод, что кот должен быть под левым куполом, и не трогаем его. Даже такое косвенное и мягкое измерение значительно меняет результаты эксперимента. «Задача в том, чтобы разработать схему измерения позиций атомов, которая позволит фальсифицировать макрореалистичную теорию», — добавляет Альберти. Мы поднимаем правый купол (b) и обнаруживаем, что он пустой. «Есть две разные интерпретации, — говорит доктор Андреа Альберти из Института прикладной физики Университета Бонна. В мире самых маленьких объектов — да: в соответствии с предсказаниями квантовой механики, микроскопические объекты могут выбирать разные пути одновременно. Физики называют это квантовой суперпозицией. С точки зрения квантовой механики, атом окажется в суперпозиции двух положений. На уровне атомов все выглядит так, будто объекты строго подчиняются квантово-механическим законам. Мир же макроскопических объектов подчиняется другим правилам: футбольный мяч, например, всегда движется в определенном направлении. На протяжении многих лет многие эксперименты подтвердили предсказания квантовой механики. — Квантовая механика допускает суперпозицию крупных макроскопических объектов. Могут ли большие объекты играть по другим правилам? — В соответствии с этой интерпретацией, мяч всегда движется по определенной траектории, независимой от нашего наблюдения, и отличается от атома». Но могут быть и лазейки.