Удар молнии раскалывает небо за доли секунды, оставляя ветвистый след. В то же мгновение в крошечном сверхпроводящем кристалле, охлаждённом почти до абсолютного нуля, проносится лавина магнитного поля — тонкие пальцы намагниченности пронзают материал. Кажется, между грозовым разрядом длиной в километры и событием в тысячную долю миллиметра нет ничего общего.
Новая работа показывает: сходство глубже внешней картинки. Оба явления управляются одним трёхмерным уравнением из неравновесной физики (уравнение реакции-диффузии-адвекции). Словно два оркестра, играющие по одной партитуре, молния и квантовая лавина следуют единым правилам. Их ветвистость, размеры всплесков и другие характеристики описываются одинаковыми числами — критическими показателями. Например, распределение размеров лавин подчиняется степенному закону с показателем около 1.41, а фрактальная размерность каналов близка к 2.5.
Самое неожиданное — связь квантового мира с классическим. Исследователи обнаружили, что квантовая фазовая когерентность сверхпроводника, обычно скрытая от глаз, проявляется в изгибах и закрученности каналов молнии. Иными словами, геометрия грозового разряда несёт отпечаток квантовой статистики. Это открывает путь к моделированию природных молний с помощью лабораторных сверхпроводящих систем и к разработке новых методов предсказания опасных разрядов по едва заметным признакам.
Показатель степени 1.41 означает, что большие лавины встречаются гораздо реже маленьких, но не настолько редко, как можно было бы ожидать — это универсальное свойство систем в критическом состоянии, от землетрясений до лесных пожаров.
В романе Станислава Лема «Солярис» океан-планета порождал загадочные структуры, управляемые неизвестными законами — теперь мы знаем, что даже земная молния и квантовые вихри могут быть проявлением единого кода природы.