Новый эксперимент, возможно, поставит точку в длившемся десятилетия споре о пределах человеческого зрения. Согласно авторам исследования, люди способны воспринимать даже минимальные единицы света – отдельные фотоны. «Самое удивительное в том, что это не воспринимается как видимый свет. Это почти чувство, на пороге воображения», – говорит физик из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке Алипаша Вазири (Alipasha Vaziri), который руководил исследованием и провел эксперимент на себе.
Предварительный эксперимент показал, что самые чувствительные фоторецепторы глаза лягушки – клетки-палочки – способны возбуждаться в ответ на единичный фотон. Но из-за того, что сетчатка обрабатывает информацию, стремясь уменьшить «шум» от ложных срабатываний, исследователи не смогли подтвердить, будет ли импульс одного рецептора основой для сигнала, который пройдет весь путь к мозгу. В июне 2015 года физик Ребекка Холмс получила доказательства того, что люди могут ощущать световые вспышки от всего лишь трех фотонов.
В эксперименте Вазири три добровольца находились в полной темноте в течение примерно сорока минут, а затем смотрели в оптическую систему. Когда они нажимали кнопку, раздавались два звука с интервалом на одну секунду. Иногда один из звуков сопровождался излучением фотона. Участники должны были определить, в каких случаях они видели фотон и насколько они уверены в этом (по шкале от одного до трех).
Во многих случаях ответы были неверны, что неудивительно, так как большая часть фотонов, попадая в переднюю часть глаза, вовсе не достигала клеток-палочек, так как поглощалась или отражалась другими частями глаза. Тем не менее, число верных ответов оказалось выше, чем ожидалось при случайном выборе. Испытаний, в которых система испускала одиночный фотон, было более 2400, и еще больше случаев, в которых фотона не было. Так что ученые считают, что получили достаточные статистические данные, подтверждающие возможность реакции человека на один фотон.
Вазири планирует проверить, как зрение реагирует на фотоны в различных квантовых состояниях, в частности на фотоны, которые находятся в «суперпозиции» двух состояний. Некоторые физики полагают, что такие эксперименты могут проверить, сохранится ли суперпозиция двух квантовых состояний в сенсорной системе человека, и будет ли она восприниматься мозгом.
Исследование Вазири и его коллег опубликовано в журнале Nature Communications.
