
Теоретическая статья физиков из Австрии вскрыла новые аспекты того, как крупные квантовые системы теряют свою квантовость. 
Оказывается, в определенных ситуациях за этот переход отвечает гравитация и  
эффекты общей теории относительности. 
Исследование опубликовано 
в журнале Nature Physics и также свободно доступно в архиве электронных препринтов arxiv.org. Также о ней можно подробно прочитать на «Элементах».
Экспериментально известно, что микромир живет по законам квантовой механики, со своими подчас противоинтуитивными явлениями.
Однако в обычной жизни мы этих эффектов не наблюдаем: 
каким-то образом квантовые законы превращаются в классические при увеличении количества частиц.
Самый простой эффект — это явление суперпозиции (вспомните знаменитого 
котом Шредингера). 
Квантовый объект, например, атом, может находиться не только в одном или в другом состоянии,
но и в том, и в другом одновременно. Если говорить про пространственную локализацию, 
то атом может находиться здесь и там одновременно.
Такая нелокальность позволяет частице интерферировать самой с собой, что и проявляется в эксперименте. 
Это «ноу-хау» квантовой механики;
в рамках классической механики подобные трюки невозможны.
Этот переход от квантового мира к классическому до сих пор не понят и остается 
предметом бурных дискуссий и спекулятивных предположений. 
Тут есть два аспекта разного уровня фундаментальности.
Первый — понять, куда пропадает возможность интерференции крупного объекта с самим собой.
Это квантовая механика описать, в принципе, может, но детали до сих пор туманны. 
Вторая — объяснить, как физически происходит коллапс квантового состояния при попытке «рассмотреть» систему.
Эта задача выходит за рамки обычной квантовой механики; 
здесь консенсуса нет даже близко, и более того, нет согласия по поводу самой постановки проблемы.
В вышедшей на днях статье обсуждается именно первая задача. 
В статье описывается новый источник разрушения квантового поведения — и ответственной за него
неожиданно оказывается гравитация.
Никаких экзотических гипотез при этом не вводится; эффект вытекает из общепринятой квантовой механики 
и обычной классической теории гравитации. Однако раньше он был пропущен, видимо, 
в силу своей исключительной слабости. Заслуга новой статьи в том, что ее авторы не поленились проверить,
как он работает для больших квантовых систем, и обнаружили, что он существенно усиливается.
Для того, чтобы пояснить этот механизм, начнем с 
ключевого процесса, который стирает квантовые свойства системы, — с декогеренции. 
Условно говоря, декогеренция — это потеря синхронности в колебаниях сложной системы, 
из-за которой интерференция становится ненаблюдаемой.
Некоторое преставление может дать такая музыкальная аналогия.
В симфоническом оркестре каждый музыкант ориентируется на взмахи дирижерской палочки, 
и поэтому общее звучание получается слаженным, когерентным. 
Но если бы из-за каких-то отвлекающих факторов каждый музыкант играл бы со своей случайной задержкой
и в своем темпе, получилась бы какофония. А оркестр из многих миллионов инструментов
вместо контрастного звучания просто издавал бы однородный гул.
Примерно так пропадает когерентность квантового процесса с участием многих частиц.
Интерференция возможна тогда, когда все внутренние колебания происходят синхронно. 
Взаимодействие с окружающей средой эту синхронность может сбить (например, за счет столкновений молекул
или тепловых фотонов), и тогда интерфереция исчезнет.
Однако обычно считается, что если квантовую систему надежно
заэкранировать от внешней среды, квантовая когерентность в ней будет существовать сколь угодно долго.
В новой работе объясняется, что это не так. Даже в идеально изолированной квантовой системы
из многих частиц будет происходить явление декогеренции, вызванное эффектом общей теории относительности 
— замедлением времени в поле тяжести (вспомните недавний фильм
«Интерстеллар»). Это замедление тем сильнее, чем глубже в поле тяжести находится система. 
