Исследователи во главе с Янушем Биром выяснили по минутам, когда солнце начинает причинять вред при загорании. У светлокожих людей она розовеет, что явно говорит об эффекте загара через 14 минут при сеансе загорания. У темнокожих же эта временная экспозиция вполне может увеличиться в семь раз, то есть почти до ста минут.
В ходе работы сделан глобальный вывод, что в Австралии, где уровни ультрафиолетового излучения высоки, велик риск заболевания раком кожи. И наоборот, в Северной Европе, где солнечный поток менее интенсивен, темнокожие люди с избытком меланина страдают от недостаточности «своего» витамина Д. Заметим, что таблетки витамина тут бессильны.
Рафаил Нудельман.
Смотри, кто там мяукает!
С тех пор как один из создателей квантовой механики Эрвин Шредингер придумал свой классический Gedanken Experiment, или, по-русски, «мысленный эксперимент», с кошкой и ядовитым газом, прошло уже 68 лет [* Подробный рассказ об этом эксперименте лег в основу темы августовского номера журнала за 2001 год]. Тем не менее эксперимент этот продолжает привлекать внимание физиков, и в последние четверть века были предприняты энергичные попытки проверить, до каких пределов верны рассуждения Шредингера. Совсем недавно многообещающую идею очередной такой проверки выдвинул знаменитый физик Роджер Пенроуз, и об этом мне хотелось бы здесь рассказать. Но предварительно следует, наверно, напомнить, почему так важен эксперимент Шредингера.
Для мира микрочастиц — микромира — вообще характерны такие особенности, которые не наблюдаются в макромире, в мире больших размеров. Одной из важнейших таких особенностей является способность любой микрочастицы находиться в двух состояниях сразу. Простейший тому пример — состояние электронов в двухатомной молекуле. При достаточном сближении атомов наружные электроны каждого могут оказаться как возле одного из них, так и возле другого, и за счет этого между атомами возникает химическая связь.
Наука о свойствах микромира, квантовая механика, вскрыла ряд других его особенностей, столь же фундаментально отличающих микрочастицы от обычных тел. И тогда возник вполне естественный вопрос: где пролегает граница, отделяющая микромир от макромира? Иными словами, на каком уровне сложности законы квантовой механики уступают место знакомым нам законам классической механики Ньютона? Именно этот принципиальный вопрос, причем в самом заостренном виде, и составляет суть того мысленного эксперимента, который придумал в 1935 году один из основателей квантовой механики Эрвин Шредингер, вообразив кошку, которая должна находиться сразу в двух состояниях — живом и мертвом. Но ведь кошка — это уже макротело, у нее нет квантовых свойств, она может быть либо жива, либо мертва, третьего вроде бы не дано. Или все же дано?
Но квантовая механика предсказывает, что в случае отсутствия взаимодействия с внешним миром система, даже макроскопическая, способна оставаться в двух состояниях сразу. Формулы квантовой механики не зависят от размеров тела. А как на самом деле? Именно к поиску ответа на этот вопрос, как мы уже сказали, как раз и подталкивает мысленный эксперимент Шредингера, и именно поэтому он столько дет привлекает внимание экспериментаторов.
Внимание это стало особенно острым в начале 1980-х годов, когда были созданы сверхпроводящие устройства, в которых непрерывно и без всякого сопротивления циркулирует поток, состоящий из миллиардов электронов, движущихся парами, в абсолютной и идеальной согласованности друг с другом. При достижении сверхнизких температур электроны в таком сверхпроводящем металлическом кольце сами собой образуют синхронный поток, потому что эта ситуация соответствует наименьшей энергии всей системы. Но ведь электроны могут точно так же синхронно двигаться по кольцу и в прямо противоположном направлении. В каком же состоянии они будут находиться?
Если бы речь шла об одном электроне, вопроса бы не было, потому что в хорошо изолированном от внешнего мира кольце он может, как мы уже говорили, находиться в двух состояниях сразу. Но здесь речь идет о миллиардах электронов. Может ли быть так, что ток по кольцу может циркулировать одновременно в двух противоположных направлениях? Такая ситуация, в переводе на язык Шредингера, означала бы почти то же, что два состояния кошки, мертвое и живое. А это означает, что такие сверхпроводящие устройства (их называют СКВИД, от первых букв словосочетания «сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство, по- английски «device») открывают возможность существен но продвинуться в ответе на вопрос, как далеко в область больших размеров простираются квантовые законы.