Выходец из России нашел в космосе самого большого "кота Шредингера"
Константин Батыгин, первооткрыватель "планеты икс", обнаружил, что долгосрочные изменения в положении орбит планет можно просчитать, используя уравнение Шредингера - краеугольный камень современной квантовой механики, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS.
"Это открытие сильно удивило меня, так как вряд ли у кого-то возникнут мысли об уравнении Шредингера, описывая то, что происходит в космосе, на расстояниях порядка нескольких световых лет. Формулы, связанные с субатомной физикой, обычно никак не связаны с астрофизикой. По этой причине меня поразило то, что один из таких законов справедлив и для очень больших систем", - рассказывает планетолог, работающий сегодня в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене (США).
Астрономы уже на протяжении четырех веков гадают, насколько стабильна Солнечная система, и как долго ее планеты смогут просуществовать, не столкнувшись друг с другом или не выбросив "третьего лишнего" за ее пределы в результате гравитационных взаимодействий. Ответ на этот вопрос крайне сложен и трудоемок с вычислительной точки зрения, и только в последние 20 лет ученые начали пытаться всерьез искать его благодаря быстрому развитию суперкомпьютеров.
Как рассказывает Батыгин, сегодня многие астрономы считают, что орбиты Земли, других планет и малых небесных тел Солнечной системы постепенно сдвигаются то в одну, то в другую сторону в результате сложных гравитационных взаимодействий между ними. За миллионы и миллиарды лет таких миграций, орбита каждой планеты превращается из четкой, тонкой линии в достаточно широкое кольцо, вибрирующий диск, взаимодействующий с соседними структурами такого рода.
Пытаясь просчитать поведение этих дисков, Батыгин обратил внимание на одно необычное их свойство, которое сближает подобные диски с кошкой из знаменитого мысленного эксперимента Эрвина Шредингера и прочими квантовыми объектами.
"Если мы используем теорию приближения для просчета поведения этого диска, то мы разбиваем его на множество тонких полос для того, чтобы повысить точность расчетов. В конечном итоге число нитей в нем достигает бесконечности, что позволяет математически объединить их в континуум. Когда я это сделал, уравнение Шредингера удивительным образом появилось в моих расчетах", - продолжает Батыгин.
По его словам, колебания внутри этого диска и миграции планет с одного его края на другой можно описать, используя тот же набор формул и принципов, который физики применяют для объяснения того, как ведут себя электроны и "жители" микромира, и судьбы злополучного кота Шредингера при открытии крышки коробки.
Как подчеркивает ученый, открытие столь большого "кота Шредингера" не говорит о том, что движением планет управляют какие-то квантовые процессы.
"На самом фундаментальном уровне уравнение Шредингера описывает эволюцию возмущений, похожих по своей форме на волны. Если говорить в таком ключе, то волны, описывающие деформации и колебания в астрофизических дисках, не сильно по своей природе отличаются от волн, вырабатываемых вибрирующей струной или круговым движением частицы в коробке Шредингера. Сейчас эта связь кажется очень простой и очевидной, но мне было очень интересно раскрыть ее математическую подоплеку", - заключает ученый.
