# От маленького городка в Индии до квантового хаоса: интервью с физиком Мену Кумари Источник: https://www.youtube.com/watch?v=f2ZO31KMvlQ Канал: Perimeter Institute Опубликовано: 29.06.2022 --- Ученые на протяжении столетия пытаются примирить две фундаментальные теории: квантовую механику, описывающую микромир, и классическую физику, управляющую макроскопическими объектами. Мену Кумари, постдок исследовательской группы квантовой информации в Perimeter Institute, занимается изучением «квантового хаоса» — области, где эти миры сталкиваются. В беседе с Лорен и Колином (сотрудниками института) она рассказывает о своем пути из маленького консервативного городка в Индии в большую науку и объясняет, почему поиск взаимосвязи между хаосом и квантовой запутанностью может стать ключом к пониманию устройства Вселенной. ## 🌌 Квантовая информация как универсальный инструмент физики [[JUMP:00:29]] Мену Кумари работает в области квантовой информации, которую она описывает не просто как основу для компьютеров будущего, но и как мощный аналитический инструментарий для всей физики [01:22]. По словам Кумари, методы квантовой информации позволяют изучать вопросы в физике высоких энергий, физике конденсированного состояния и даже космологии [01:47]. Суть квантового подхода заключается в признании того, что на фундаментальном уровне мир не интуитивен. Кумари выделяет две ключевые особенности, отличающие квантовый мир от классического: * **Принцип суперпозиции:** объект может находиться в нескольких состояниях одновременно до момента измерения. В качестве аналогии Кумари приводит «квантовую монету», которая до измерения является и «орлом», и «решкой» одновременно [06:13]. * **Принцип запутанности:** частицы могут быть связаны таким образом, что состояние одной мгновенно определяет состояние другой, вне зависимости от расстояния между ними [05:46]. Кумари подчеркивает, что квантовая механика — это «теория ансамблей». Она не описывает единичный случай с абсолютной точностью, а работает с вероятностями, которые можно вычислить, проводя измерения на множестве копий одной и той же квантовой системы [06:40]. ## 🦋 Классический хаос и «эффект бабочки» [[JUMP:11:19]] Прежде чем перейти к квантовому хаосу, исследовательница разъясняет понятие классического хаоса. По мнению Кумари, в науке хаос — это не просто беспорядок, а крайняя чувствительность системы к начальным условиям [12:15]. * **Феномен:** Малейшее изменение в начале процесса (взмах крыла бабочки) может привести к колоссальным различиям в результате (торнадо на другом конце света) [11:54]. * **Проблема предсказания:** Несмотря на технологический прогресс, погоду невозможно точно предсказать более чем на несколько дней вперед. Кумари объясняет это тем, что погодные модели нелинейны. Даже ошибка в пятом знаке после запятой при измерении температуры со временем «усиливается» и делает долгосрочный прогноз невозможным [16:08]. * **Простые системы:** Хаос характерен не только для сложных систем вроде метеорологии. Кумари приводит в пример двойной маятник — простую конструкцию из двух соединенных стержней, движение которой становится абсолютно непредсказуемым [17:00]. ## 🧪 Загадка квантового хаоса и проблема соответствия [[JUMP:19:33]] Главный вопрос, которым занимается Кумари: как квантовая теория «превращается» в классическую при увеличении масштаба объектов? Это называется принципом квантово-классического соответствия [21:56]. По словам Кумари, этот переход хорошо изучен для регулярных (интегрируемых) систем, но остается загадкой для хаотических систем [23:01]. Сложность заключается в фундаментальном различии описаний: 1. В классической физике хаос виден через **траектории** в фазовом пространстве (координаты + импульс) [23:39]. 2. В квантовой механике, согласно **принципу неопределенности Гейзенберга**, мы не можем одновременно точно знать положение и импульс, а значит, понятия «траектории» в классическом смысле не существует [24:35]. Кумари утверждает, что невозможно просто перенести определение хаоса из классики в квантовый мир [24:49]. Однако она верит, что через несколько десятилетий ученые смогут собрать «пазл» воедино и понять, как хаос и квантовая запутанность связаны между собой [31:58]. ## 🚪 Путь в науку: от логических задач до мирового признания [[JUMP:35:16]] Мену Кумари выросла в маленьком консервативном городке Гая в Индии [43:00]. Её интерес к науке начался с решения логических задач из журналов её старших братьев и сестер [35:43]. Важнейшим этапом её жизни стала подготовка к экзамену IIT-JEE (вступительный экзамен в элитные инженерные вузы Индии). Кумари вошла в топ-2% из 400 000 абитуриентов [39:17]. Она вспоминает своего школьного учителя физики, который научил её думать, исходя из «первых принципов» [38:37]. Исследовательница откровенно рассказывает о социальных барьерах: * В её обществе было не принято, чтобы девушка покидала родной город ради учебы [40:51]. * Она признается, что ей было страшно остаться «в ловушке», если бы она не сдала экзамены [42:47]. * Её личным кумиром стала Калпана Чавла — первая индийская женщина-астронавт. Для Мену было критически важно видеть ролевую модель с тем же гендером, этничностью и культурным бэкграундом [46:47]. ## ⚖️ Столкновение теорий: кванты против гравитации [[JUMP:51:15]] В завершение беседы Кумари ответила на вопросы студентов о том, почему квантовая механика не согласуется с общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна. По её мнению, конфликт кроется в самой природе пространства и времени: * В ОТО пространство-время непрерывно, а энергия плавна [54:22]. * В квантовой механике энергия дискретна (квантована) [54:49]. * Для объединения теорий необходима «квантовая гравитация» — область, над которой работают многие коллеги Мену в Perimeter Institute [55:17]. Для самой Кумари наука остается источником почти детской радости. Она признается, что лучшие идеи приходят к ней во время мытья посуды или ожидания автобуса [50:23]. Несмотря на то что из десяти идей «выстреливают» только две-три, этот процесс проб и ошибок кажется ей самой захватывающей частью работы исследователя [51:02].