В привычном нам макромире любое движение неизбежно затухает: вмешивается трение — диссипативный процесс, рассеивающий энергию. Но квантовая реальность преподносит сюрпризы. Явление сверхтекучести, известное, например, для гелия при сверхнизких температурах, позволяет жидкости течь без вязкого сопротивления, словно навсегда позабыв о потерях. Долгое время считалось почти аксиомой, что подобное невозможно в одномерной системе — в цепочке частиц, выстроенных в линию. Однако недавний эксперимент перевернул эти представления.
Физики поместили одиночный атом-«чужак» в ряд ультрахолодных атомов, выстроенных подобно бусинкам, нанизанным на невидимую нить. Здесь уместна наглядная аналогия: представьте, что вы проталкиваете одну бусину сквозь плотно прилегающие друг к другу соседки. В обычном мире возникло бы трение, нагрев, беспорядок. Но в квантовой версии перед движущимся атомом мгновенно формируется свободный промежуток, а позади цепочка столь же мгновенно смыкается — без малейшего намёка на сопротивление. Это бездиссипативное скольжение сохранялось даже на сверхзвуковых скоростях.
Самый неожиданный результат касался начального импульса. Интуиция подсказывает: чем медленнее толчок, тем быстрее частица должна застрять. В реальности же наблюдалось обратное: чем медленнее был начальный толчок, тем дольше длилась фаза торможения, прежде чем движение выходило на равномерное бездиссипативное скольжение. Но в итоге движение всегда становилось бесконечным и не требующим подвода энергии. В обычном мире трение порождает тепло и беспорядок — энтропию; здесь же — ни намёка на термодинамическую плату за движение. Это открытие сулит создание устройств, способных передавать информацию абсолютно без потерь, открывая новую главу в низкотемпературной физике и квантовых технологиях.
Если бы вода обрела способность течь без трения, брошенный камень порождал бы вечную рябь, а вода в реке никогда не останавливалась бы.