В чем заключается суть эксперимента - кот Шредингера
Знаменитый мыслительный эксперимент, кот Шредингера, поставил прославленный австрийский физик, Нобелевский лауреат - Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер.
Суть его эксперимента заключалась в следующем. В закрытую со всех сторон камеру был помещен кот. Камера оснащена специальным механизмом, который содержит радиоактивное ядро и ядовитый газ. Параметры работы механизма подобраны так, что вероятность распада радиоактивного ядра за один час составляет ровно 50%. Если ядро распадается, механизм срабатывает и открывает емкость с ядовитым газом, в результате чего кот Шредингера умирает.
Согласно законам квантовой механики, если за ядром не проводится наблюдений, то его состояния описываются по принципу суперпозиции двух базовых состояний – ядра не распавшегося и ядра распавшегося. Тут и возникает тот самый парадокс: сидящий в камере кот Шредингера может быть и мертв, и жив одновременно. Однако если камеру открыть, то наблюдатель увидит только одно какое-то состояние:
- ядро распалось и кот Шредингера мертв;
- ядро не распалось и кот Шредингера жив.
С точки зрения логики в результате экспериментатор будет иметь что-то одно: либо живого кота, либо мертвого. Но потенциально животное в камере находится в обоих состояниях сразу. Подобным экспериментом Эрвин Шредингер пытался доказать свое мнение об ограниченности квантовой механики.
Таким образом, можно заключить по итогам данного эксперимента, что кот в одной из своих потенциальных фаз «мертв» или «жив» приобретает эти свойства только после того, как в процесс вмешивается сторонний наблюдатель. Причем под наблюдателем здесь подразумевается конкретная личность, обладающая ясным зрением и сознанием. И пока этого наблюдателя нет, кот будет находиться в камере в подвешенном состоянии: между жизнью и смертью.
Не удивительно, что подобный эксперимент вызвал живой интерес и у коллег ученого, и у далеких от научного мира людей. Смысл происходящего с мифическим котом в оборудованной камере получило сразу несколько научных интерпретаций. Причем никто не мешает вывести свою разновидность объяснения и интерпретации того, жив ли кот Шредингера, или мертв.
Если рассматривать современную науку, то можно с уверенностью заявить, что на страницах исследований самых разных ученых со всего мира кот Шредингера живее всех живых. До сих пор периодически предлагаются решения этого известного парадокса и развиваются на его основе концепции в рамках весьма интересных разработок.
Кот Шредингера: копенгагенская интерпретация
Авторами копенгагенской разновидности интерпретации квантовой механики являются ученые Нильс Бор и Вернер Гейзенберг. Согласно данной версии, кот остается и в живом, и в мертвом состоянии независимо от наблюдателя. Ведь решающее для животного действие происходит не в момент открывания ящика, а когда срабатывает механизм камеры.
То есть условно кот Шредингера уже давно погиб от ядовитого газа, а камера все еще закрыта. Другими словами, копенгагенская интерпретация не поддерживает никакого одновременного мертвого-живого состояния кота, потому как это состояние определяется детектором, реагирующим на распад ядра.
Разновидность объяснения парадоксального эксперимента Эверетта
Эксперимент кот Шредингера имеет также многомировое толкование, или интерпретацию Эверетта. Согласно данной разновидности объяснения, опыт с котом Шредингера трактуется с позиции двух отдельно существующих миров, расщепление на которые происходит в момент открывания камеры.
В одной вселенной кот жив, в другом мире кот мертв. По многомировой интерпретации Эверетта, заметно отличающейся от классической разновидности, процесс наблюдения за экспериментом не рассматривается отдельно и не считается чем-то особенным.
В этой интерпретации оба состояния, в которых может находиться подопытное животное, имеют право на существование, но они декогерируют друг с другом. Это означает, что единство данных состояний нарушается как раз вследствие взаимодействия с внешним миром. Именно открывающий камеру наблюдатель вносит разлад в состояния кота.
«Квантовое самоубийство»
Среди ученых-физиков выделилась группа, предлагающая рассматривать ситуацию с котом Шредингера с точки зрения самого подопытного животного. Ведь только он лучше всех знает свое состояние, мертв он или жив. Подобный подход получил название «квантового самоубийства». Гипотетически такая трактовка действительно позволяет проверить, какая из указанных интерпретаций будет верна.
«Вторая коробка»
Ученые-исследователи из Йельского университета пошли еще дальше и расширили рамки эксперимента. Они предоставили коту Шредингера вторую коробку для его смертельных пряток.
На основе данного подхода физики попробовали смоделировать систему, необходимую для функционирования квантового компьютера. Ведь известно, что одна из основных сложностей в создании этого вида машины заключается в необходимости корректировать ошибки. Как оказалось, привлечение кота Шредингера дает перспективный способ управления избыточной квантовой информацией.
«Микрокошка»
Международной команде ученых, возглавляемой российскими специалистами в области квантовой оптики, удалось «вывести» микроскопических Шредингеровских котиков, чтобы найти границу между квантовым и классическим мирами. Таким образом кот Шредингера помогает ученым-физикам в развитии квантовых технологий коммуникации и криптографии.
Ученые Макс Тегмарк, Ганс Моравен, Бруно Маршал представили свою модификацию парадоксального эксперимента. Согласно ей, основной точкой зрения может являться лишь мнение кота. В этом случае кот Шредингера, конечно, выживает, так как наблюдать результаты может только выжившее животное.
Еще один ученый Надав Кац опубликовал последние результаты своих разработок, в которых он смог «вернуть» состояние частицы обратно после изменения ее состояния. Таким образом, шансы на выживание у кота Шредингера заметно возрастают.
