В мире классической физики объекты ведут себя предсказуемым образом. Траектория мяча, летящего по воздуху, в целом понятна. Но если уменьшить мяч до размеров атома, его поведение сразу станет странным. Один из мысленных экспериментов демонстрирует это. Предположим, что есть квантовая частица, например, фотон, который может выполнять функцию миноискателя. Благодаря своему свойству быть и волной, и частицей, он способен обнаружить мину, не взаимодействуя с ней физически.
Это концепция находит подтверждение в математике и квантовой механике. Однако как именно частица распознает мину, ученые не понимают. Трудность возникает из-за переменчивого, нечеткого, неопределимого состояния квантовой частицы. Другими словами, ученым просто приходится верить в то, что это работает, пишет MIT News.
Математики из MIT рассчитывают отчасти развеять эту загадку и прояснить картину. Они смогли воспроизвести эксперимент с квантовым миноискателем и воссоздать поведение, которое предсказывает эксперимент. И сделали они это не в экзотической квантовой среде, а в обычной, классической — в опыте с прыгающими каплями.
Физики выяснили, что взаимодействие капель с собственными волнами такое же, как квантово-волновое поведение фотона. Когда она падает в конфигурации, напоминающей предложенную в эксперименте с минами, капля ведет себя точно в такой же статистической модели, как прогнозировал фотон. Если в половине случаев капле встречается мина, она обнаруживает ее без физического взаимодействия в 25% случаев.
Тот факт, что статические вероятности в обоих экспериментах совпадают, указывает на то, что между классической динамикой капли и в основном загадочным поведением фотона есть что-то общее.
Свыше 200 лет тому назад английский ученый Томас Юнг провел ставший знаменитым эксперимент, направив луч света на экран с двумя прорезями и получив интерференцию света. В новом варианте двухщелевого опыта физики из Великобритании, Германии и США заменили щели в экране на «щели» во времени — и обнаружили новый вид интерференционной картины. Эксперимент открывает новый аспект классического опыта, доказавшего волновую природу света, а также открывает новые возможности создания оптических устройств.
