Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Макроскопический мир возникает из микроскопического в результате декогерентизации квантовых суперпозиционных состояний и их превращения в классические (смешанные). Причиной потери когерентности является неизбежное взаимодействие квантовых систем со своим окружением. Чем сильнее взаимодействие, тем быстрее пропадает когерентность. В каждом конкретном случае влияние среды можно до определенной степени ослабить: понизить температуру, чтобы было поменьше фононов; отгородиться от электромагнитных волн специальным экраном и т.п.
Но существует источник декогерентизации, устранить который нельзя в принципе. Это – фоновое гравитационное излучение, доставшееся нам в наследство от Большого Взрыва. От него ни за каким экраном не спрячешься. С математической точки зрения воздействие такого гравитационного окружения на физическую систему следует из уравнений Эйнштейна, согласно которым метрика пространства-времени влияет на систему посредством тензора энергии-импульса последней. Из теории эффективного поля в приближении Борна-Маркова следует простая формула для скорости гравитационно-индуцированной декогерентизации суперпозиции двух квантовых состояний: G=(kBT/ħ)[(E1-E2)/EP]2, где E1 и E2 – энергии этих состояний, kB – постоянная Больцмана, ħ – постоянная Планка, T ~ 1 К – температура космического гравитационного фона, EP = (ħc5/G)1/2 ~ 1028 эВ – планковская энергия (здесь c – скорость света, G – постоянная всемирного тяготения). Например, если мы рассмотрим систему массой ~ 1 г, состоящую из атомов с разницей между энергиями возбужденного и основного уровней ~ 1 эВ, то для суперпозиции состояний “все атомы невозбужденные” и “все атомы возбужденные” получим G ~ 102 сек-1, то есть декогерентизация такой системы происходит за время t ~ 10-2 сек. С ростом числа атомов N величина t уменьшается пропорционально N-2. Если же взять суперпозицию основного и возбужденного состояний одного-единственного атома, то для нее скорость гравитационной декогерентизации оказывается чрезвычайно низкой, G ~ 10-45 сек-1. Таким образом, даже если по мановению волшебной палочки исчезнут все другие декогерентизирующие факторы, вездесущая гравитация не допустит существования макроскопического Шредингеровского Кота, а вот для когерентности наномасштабных объектов гравитационное поле большой угрозы не представляет.
По материалам статьи
M.P.Blencowe, Phys. Rev. Lett. 111,021302 (2013).
