Кто такой кот Шредингера

миниатюра Кто такой кот Шредингера

Кот Шредингера – суть эксперимента

В современной культуре такое явление, как кот Эрвина Шредингера, или просто Шредингера, стало очень распространенным. В частности, упоминание о данном мысленном эксперименте есть во многих книгах, статьях и даже телепередачах, но в большинстве случаев на него просто ссылаются, не объясняя теорию более подробно.

Сегодня мы исправим данное упущение. Статья, после которой и появляется термин кот Шредингера, была написана ученым в 1935 году.

Что же содержала данная публикация? Автор предлагал мысленно провести довольно бурлескный эксперимент, в котором будет участвовать короб и кот. Последнего следует мысленно поместить в герметичный короб из стали, к которому будет подключено хитроумное устройство.

Механизм на тот период казался весьма сложным, так как предполагал работу вне зависимости от действий оператора.

Так счетчик радиоактивного заражения должен был иметь небольшое количество токсического вещества, способного привести к полураспаду в течение часа или двух. Данный элемент может как распасться за 60 минут, так и сохранить первоначальную структуру за это отведенное время.

Если происходит процесс распада, то специальный молот под действием реле, получившим сигнал от считывающей трубки, должен разбить колбу с кислотой. Если же распад не происходит, то и трубка не изменяет своего положения, а значит, колба остается целой.

Ученый предлагает в ходе мысленного эксперимента оставить кота в таком коробе, подключенном к этому механизму, на 60 минут. В результате истечения срока будет невозможно понять, остался ли в живых кот или нет.

Ведь при первом же распаде радиоактивного компонента животное погибает. Поэтому до того момента, пока короб остается закрытым, домашний питомец будет одновременно мёртвым и живым. Эксперимент должен был продемонстрировать неопределенность, которая ограничивается атомарным миром. Для ее устранения можно лишь произвести непосредственное наблюдение.

Таким образом, Шредингер предлагал отказаться от непосредственного восприятия модели размытия, который использовали для отражения действительности. Ведь между снимком серых облаков и просто размытым черно-белым изображением всегда есть определенная разница.

Как понять смысл эксперимента?

Представим, что в одном ящике находится кот, по соседству с которым располагается необычное устройство. Последнее состоит из передатчика и емкости с любым ядовитым веществом, распространяющимся по воздуху.

Параметры, при которых происходит этот мысленный эксперимент, сложились так, что вероятность срабатывания передатчика, открывающего колбу, равно ровно 50 процентов. Если передатчик будет активирован, то газ распространится по ящику и кота ожидает смерть. Если же передатчик останется в первоначальном состоянии, то коту ничего не будет угрожать.

Все, что остается сделать экспериментатору, это оставить кота в ящике на 60 минут. После этого мысленный эксперимент сводится к единственному вопросу – жив или мертв помещенный в ящик кот? В основе эксперимента лежат теории квантовой механики, которые в тот момент только разрабатывались, и велось активное обсуждение их применения на практике.

Сама наука будто говорит о том, что состояние ядра не является строго определенным, поэтому в один и тот же момент времени он принимает все существующие позиции. Это и легло в основу теории квантовой суперпозиции, которая используется сегодня.

До момента, пока любопытный экспериментатор не откроет ящик, он не сможет сказать с уверенностью о том, жив или мертв кот. Все это время существо, находящее внутри короба, будет живым и мертвым с одинаковой вероятностью 50 процентов.

После данной публикации эксперимент Шредингера привлек внимание физиков и химиков со всего мира, которые пытались с большей вероятностью установить текущее состояние животного, запертого в ящике. Тем не менее, даже сегодня улучшить мысленный эксперимент так, чтобы, не меняя исходной позиции определить состояние кота, не удается.

Существует лишь более поздняя доработка эксперимента, которую назвали копенгагенской интерпретацией. Что предполагает данный вариант теории? Она гласит, что кот остается живым или мертвым без промежуточных результатов.

В рамках данного дополнения изменение положения передатчика происходит в момент помещения ядра внутрь счетчика Гейгера. Почему так? Потому что в связке передатчик-ядро-кот не относится к наблюдателю, который связан с концепцией детектор-наблюдатель ядра. Исходя из дополнения, кот жив/мертв сразу же после того, как детектор с радиоактивной частицей начнет свою работу.