В копилку странных квантовых явлений можно добавить и ещё одно. Представьте себе странную ситуацию. Вы идёте по тропинке, а за высоким забором работает огромный вентилятор. Он не дует прямо на вас, вы его не видите, не слышите, и вообще ничто не указывает на его присутствие. Но почему-то листья у вас под ногами начинают вести себя странно, как будто что-то влияет на них.
С точки зрения классической физики такого быть просто не может. Если на вас не действует сила, вы не должны это ощущать. Ветер не может проходить через забор, но листья всё-таки что-то сдувает. Но квантовая физика, как всегда, разрушает здравый смысл. Слышали про эффект Ааронова–Бома?
Физики Яков Аронов и Дэвид Бом в 1959 году предложили идею, которая на первый взгляд казалась почти мистической:
Чтобы проверить это, учёные придумали элегантный эксперимент. Пучок электронов разделяется на две части, которые идут по разным маршрутам и затем снова объединяются. Между этими маршрутами помещают катушку с током или соленоид, внутри которого возникает магнитное поле. Снаружи поле отсутствует.
Электроны при этом проходят исключительно снаружи, не заходя внутрь, где есть поле. С точки зрения классической физики, никакого влияния быть не должно. Сами электроны не попадают в зону действия поля. Однако, когда они снова встречаются и дают интерференционную картину (чередование светлых и тёмных полос на экране), она оказывается смещённой. И этот сдвиг происходит только тогда, когда в соленоиде есть ток. Электроны каким-то образом реагируют на то, что рядом есть магнитное поле, хотя в точке их прохождения его нет.
Ключ к пониманию этого эффекта - в так называемой фазе волны. В квантовой механике частицы ведут себя как волны, а фаза определяет положение волны во времени и пространстве. Если две волны встречаются в одинаковой фазе, они усиливают друг друга. Если в противофазе - гасят. И именно изменение фазы за счёт присутствия потенциала (а не самого поля!) приводит к изменению интерференционной картины.
Это означает, что не только сами поля, но даже потенциалы, которые считались просто вспомогательным математическим инструментом, оказывают физическое влияние. Это как если бы вы не видели предмет, но его тень уже влияла бы на ход событий.
Эффект Ааронова-Бома оказался проблемой для традиционной физики. Он вновь показал, что классическая интуиция - это не более чем удобная иллюзия, не способная объяснить квантовую реальность. В квантовом мире даже то, чего "нет", может оставлять след.
Более того, эффект Ааронова–Бома нашёл применение в реальных технологиях. Его используют в сверхпроводниках, квантовых сенсорах, интерферометрах и других точных приборах, где важна каждая малейшая фаза квантовой волны.
Но, возможно, самое удивительное в этом эффекте - это сдвиг в осознании процессов. Он показывает, что в мире есть невидимые связи, которые не ощущаются напрямую, но определяют поведение вещей. Даже если поле не «дует» прямо на частицу, его присутствие рядом уже меняет результат.
