Человек может видеть одиночные частицы света

Физики из Австрии продемонстрировали на практике то, что человеческий глаз способен видеть даже одиночные частицы света, что открывает дорогу для проведения квантовых экспериментов "на глаз", говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Достаточно долгое время и ученые, и обыватели придерживались мнения, что наши органы чувств, в том числе и глаза, являются крайне несовершенными инструментами, которые заметно уступают в своей точности и чувствительности даже самым грубым научным приборам. Недавно это утверждение стало подвергаться сомнению, и сейчас физики и биологи пытаются нащупать реальные пределы чувствительности глаз, ушей и чувства осязания.

К примеру, в июле прошлого года немецкие физики с удивлением обнаружили, что глаз человека может оценивать толщину микроскопических объектов и видеть разницу между ними всего в нанометр, опираясь на то, как выглядят световые разводы на поверхности нанопленок.

Джонатан Тинсли (Jonathan Tinsley) из университета Вены (Австрия) и его коллеги добавили к числу "сверхспособностей" наших глаз умение видеть одиночные фотоны, наблюдая за тем, как глаза нескольких добровольцев реагировали на работу высокотехнологичного источника света – так называемого квантового генератора одиночных фотонов.

Как объясняют ученые, вдохновением для этих опытов служил эксперимент австро-американского физиолога Селига Хехта (Selig Hecht), который в 1942 году показал, что человеческий глаз способен видеть группы из 5-7 фотонов после того, как человек провел некоторое время в комнате, абсолютно лишенной света.

Тинсли и его коллеги смогли пойти дальше благодаря генератору одиночных частиц света, который позволил им опрашивать добровольцев, видели ли они что-нибудь в тот момент, когда они выпускали фотон из излучателя в сторону их глаз (или не выпускали). В общей сложности ученые провели свыше двух тысяч таких опытов, в которых приняло участие три студента из университета Вены.

Как показали эти опыты, человеческие глаза действительно обладают такой способностью – если пускать одиночные фотоны парами, то наш глаз не заметит первую частицу света, но в небольшом числе случаев он будет видеть второй световой квант. Вероятность этого крайне мала – около 6%, однако она отлична от нуля и исключает возможность того, что добровольцы случайно угадывали момент фотонной вспышки.

Что интересно, глаза участников эксперимента почти полностью теряли такую способность, если частицы света пускались не парами, а с большим промежутком. Как полагают ученые, это связано с тем, что первый фотон "включал" глаза и повышал их чувствительность к свету на 4-5 последующих секунд.

По мнению Тинсли, подобное поведение глаз связано с тем, как работает внутренний "алгоритм" очистки воспринимаемого изображения от шумов в нашей зрительной коре. Появление первого фотона и быстрое попадание второй частицы на сетчатку, вероятно, воспринимается мозгом в качестве одного события с высокой яркостью, что повышает вероятность того, что зрительная кора посчитает их не шумом, а реальной картинкой.

Открытие такой "суперспособности" у глаз, по словам ученых, открывает дорогу для проведения более смелых и интересных экспериментов. К примеру, физики могут попытаться лично увидеть фотоны, запутанные на квантовом уровне, и другие "квантовые чудеса", о которых ученые говорят пока только в умозрительном отношении. Подобные опыты были бы особенно интересны в контексте проверки того, что фотоны и прочие жители микромира ведут себя "сюрреалистично", проявляя нелокальность и прочие "невозможные" вещи с точки зрения классической физики.