Квантовая механика – отрасль физики, управляющая порой странным поведением крошечных частичек, наполняющих Вселенную. Описывающие квантовый мир уравнения ограничиваются субатомной сферой. Но недавнее открытие предполагает, что уравнение Шредингера может быть полезным для описания долгосрочной эволюции некоторых астрономических структур.
Исследование принадлежит Константину Батыгину. Массивные астрономические объекты часто окружены группами меньших тел, вращающихся, будто планеты вокруг Солнца. К примеру, вокруг сверхмассивных звезд вращаются звездные стаи, а вокруг звезд совершают обороты гигантские скалистые и ледяные объекты. Благодаря гравитационным силам эти огромные объемы материала формируются в плоские диски. Они представлены множеством отдельных частичек, совершающих обороты в массовом порядке. Могут вытягиваться на несколько сотен световых лет.
Обычно астрофизические диски материала не сохраняют круглые формы в течение всего времени существования. Через миллионы лет они развиваются, чтобы продемонстрировать широкомасштабные искажения, изгибы или деформации. Именно эти появляющиеся дефекты озадачили ученых. Даже компьютерные модели не позволяли до конца разобраться в ситуации.
Батыгин решил обратиться к теории возмущений, чтобы вывести простое математическое представление эволюции диска. Это приближение основано на уравнениях, созданных в 18 веке Джозефом Луи Лагранжем и Пьер-Симоном Лапласом. В рамках уравнений отдельные частички и галька на каждой орбитальной траектории математически сливаются. В итоге, диск можно смоделировать в качестве серии концентрических линий, медленно обменивающихся между собою орбитальным моментом.
Но использование модели привело к неожиданному результату. Проделывая махинации с диском, ученые приблизили количество линий на диске к бесконечному числу, что позволило размыть их до континуума. Так в расчеты вошло уравнение Шредингера.
Уравнение Шредингера – основа квантовой механики, потому что описывает неинтуитивное поведение систем в атомных и субатомных масштабах. Одно из поведений состоит в том, что субатомные частицы скорее ведут себя как волны, а не дискретные частички. Батыгин предполагает, что крупномасштабные деформации в астрофизических дисках ведут себя как частицы, а их распространение в материале можно описать математически.
С уравнением Шредингера можно охарактеризовать долгосрочную эволюцию астрофизических дисков. И это удивительно, ведь об этом уравнении не задумываются, если рассматривают дистанции в световых годах. В итоге, просто поразительно, что формула, обычно применяемая для крайне малых систем, срабатывает для описания крупных.