В споре между Эйнштейном и Бором появились новые аргументы

Около столетия прошло с момента острых дискуссий между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором, в которых автор теории относительности пытался поставить под сомнение основы квантовой теории. Но сегодня становится ясно: сама природа подтверждает идеи Бора, сообщает публикация на scmp.com.

Командой китайского Университета науки и технологии применён исключительно чувствительный интерферометр на одиночном атоме. Целью эксперимента был перенос аргументов 1927 года из плоскости теоретических рассуждений в лабораторную практику. Базой для опыта стала знаменитая схема двойной щели, где одиночные фотоны демонстрируют волновые свойства, формируя интерференционную картину.

Эйнштейн предложил ввести в одну из щелей сверхлёгкий подвижный элемент, способный ощутить микроскопический импульс пролетающего фотона. Зафиксировав подобный толчок, утверждал он, можно понять путь фотона, не разрушая при этом интерференцию.

В XX веке реализовать была невозможна практическая реализация данной идеи, поскольку приборов с необходимой чувствительностью просто не было. Китайские исследователи пошли другим путём, поместив одиночный атом рубидия в лазерную ловушку при охлаждении его до температур, близких к абсолютному нулю. В этом состоянии атом становится тем самым подвижным элементом — эквивалентом колеблющейся щели из мысленного эксперимента Эйнштейна.

Когда удерживающее поле ослабляли, атом слабо колебался и регистрировал импульс от фотона, «подсвечивая» его путь, а интерференция пропадала. В условиях более жёсткой фиксации исчезало смещение, и отследить траекторию было уже невозможно, одновременно шло восстановление интерференционной картины. Но как раз на такую взаимную исключаемость и указывал Бор, утверждая, что часть свойств квантового объекта невозможно измерить одновременно, какой бы точной ни была аппаратура.

Эксперты Американского физического общества поясняют: экспериментаторы могли управлять размытостью интерференционных полос, меняя неопределённость импульса фотонов, но во всех случаях получали поведение, чётко совпадающее с теорией. Стало ясно: попытки получить лишнюю информацию о системе неизбежно меняют её состояние. При стремлении одновременно видеть и частицу, и волну происходит исчезновение одной из сторон этого дуализма. Что подтверждает правоту идеи Бора.