Гравитация не знает экранов. В отличие от электрических полей, которые можно спрятать за металлической сеткой, тяготение проникает всюду. И всюду несёт с собой квантовый шум: мельчайшие колебания поля, гравитоны, которые вечно дёргают любую частицу, как океанские волны покачивают лодку. Долгое время физики считали, что для хрупкой квантовой суперпозиции эта качка опасна только в одном случае: если лодка огромна. Точнее, если её масса сопоставима с планковской, то есть с 22 микрограммами. Это вес пылинки, но для квантового мира такая масса невообразимо велика. Казалось, молекулам и атомам гравитационный шум не страшен.
Однако у лодки есть не только киль, но и трюм с грузом. Частица, даже самая маленькая, не является точкой: у неё есть внутренняя структура. Электроны в молекуле могут перескакивать между орбитами, атомы внутри неё дрожат. Эти внутренние движения, как незакреплённый груз в трюме, отзываются на каждое колебание гравитационного поля. И вот что выяснилось: в долгом плавании, когда качка длится часами, раскачка трюма начинает преобладать над покачиванием всего корпуса. Для квантовой суперпозиции это означает смерть. Внутренние степени свободы превращают гравитационный шум в неумолимый процесс, который разрушает квантовое состояние даже у крошечной молекулы.
Раньше картина была иной. Для точечной частицы, у которой нет внутренней жизни, декогеренция быстро насыщается: шум расшатывает суперпозицию до определённого предела и останавливается. Лодка без груза, как бы её ни качало, не перевернётся. Но груз в трюме всё меняет. Он сдвигается при каждом толчке, и его движение передаётся корпусу. В итоге качка не затухает, а нарастает со временем, как куб времени. Квантовая суперпозиция обречена.
Классическое гравитационное поле, которое создаёт массивное тело, например Земля, немного притормаживает этот процесс. Ньютоновский потенциал действует как якорь: он слегка стабилизирует лодку, замедляя декогеренцию. Но якорь не спасает. В долгом пределе шум всё равно побеждает. Для систем без внутренней динамики, где трюм пуст, якорь может даже формально повернуть процесс вспять — вызвать рекогеренцию. Но время, необходимое для этого, сравнимо с возрастом Вселенной. Практически это означает, что квантовая хрупкость не выживает в гравитационном океане.
Пока это знание не даёт немедленных применений. Эффект слишком слаб для современных экспериментов: даже самые точные интерферометры не заметят декогеренцию за сутки. Но расчёт уточняет границы квантовой механики в присутствии гравитации. Он показывает, что внутренняя структура системы принципиально меняет её судьбу. Лодка с грузом в трюме рано или поздно перевернётся, как бы мала она ни была. Гравитационный шум неумолим, и внутренняя структура лишь усиливает его до разрушения квантовой хрупкости.
Для реликтовых гравитонов, которые, как предполагается, находятся в сильно сжатом состоянии с параметром сжатия порядка 100, время декогеренции может уменьшиться в $10^{29}$ раз по сравнению с вакуумным состоянием.
В романе Грега Игана «Карантин» квантовые суперпозиции и их коллапс под действием наблюдателя играют центральную роль. Идея о том, что гравитационное окружение может неустранимо разрушать квантовую когерентность, перекликается с этим сюжетом.