Найвідоміший науковий кіт – кіт Шредінгера – всього лише визуализированная модель для перевірки наукової гіпотези. Підозрюється, що знаменитий парадоксальний експеримент зобов’язаний своєю всесвітньою популярністю саме пухнастому учаснику. Радує те, що в результаті експерименту Шредінгера ні один котик не постраждав.
Зміст статті
- У чому полягає суть експерименту – кіт Шредінгера
- Кіт Шредінгера: копенгагенська інтерпретація
- Різновид пояснення парадоксального експерименту Еверетта
У чому полягає суть експерименту – кіт Шредінгера
Знаменитий розумовий експеримент, кіт Шредінгера, поставив відомий австрійський фізик, Нобелівський лауреат Ервін Рудольф Йозеф Олександр Шредінгер.
Суть експерименту полягала в наступному. В закриту з усіх боків камеру був поміщений кіт. Камера оснащена спеціальним механізмом, який містить радіоактивне ядро і отруйний газ. Параметри роботи механізму підібрані так, що ймовірність радіоактивного розпаду ядра за одну годину складає рівно 50%. Якщо ядро розпадається, механізм спрацьовує і відкриває ємність з отруйним газом, в результаті чого кіт Шредінгера вмирає.
Згідно з законами квантової механіки, якщо за ядром не проводиться спостережень, то його стани описуються за принципом суперпозиції двох базових станів – ядра не розпався і ядра розпався. Тут і виникає той самий парадокс: сидить у камері кіт Шредінгера може бути і мертвим, і живим одночасно. Однак якщо відкрити камеру, то спостерігач побачить тільки одне якесь стан:
- ядро розпалося і кіт Шредінгера мертвий;
- ядро не розпалося і кіт Шредінгера живий.
З точки зору логіки в результаті експериментатор буде мати щось одне: або живого кота, або мертвого. Але потенційно тварина в камері знаходиться в обох станах відразу. Подібним експериментом Ервін Шредінгер намагався довести свою думку про обмеженість квантової механіки.
Таким чином, можна укласти за підсумками даного експерименту, що кіт в одній із своїх потенційних фаз «мертвий» або «живий» набуває ці властивості тільки після того, як в процес втручається сторонній спостерігач. Причому під спостерігачем тут мається на увазі конкретна особистість, що володіє ясним зором і свідомістю. І поки цього спостерігача немає, кіт буде перебувати в камері в підвішеному стані між життям і смертю.
Не дивно, що подібний експеримент викликав жвавий інтерес і у колег ученого, і у далеких від наукового світу людей. Сенс того, що відбувається з міфічним котом в обладнаній камері отримало одразу кілька наукових інтерпретацій. Причому ніхто не заважає вивести свою різновид пояснення та інтерпретації того, живий кіт Шредінгера, або мертвий.
Якщо розглядати сучасну науку, то можна з упевненістю заявити, що на сторінках досліджень різних науковців з усього світу кіт Шредінгера живіший за всіх живих. Досі періодично пропонуються вирішення цього відомого парадоксу і розвиваються на його основі концепції в рамках вельми цікавих розробок.
Кіт Шредінгера: копенгагенська інтерпретація
Авторами копенгагенської різновиди інтерпретації квантової механіки є вчені Нільс Бор і Вернер Гейзенберг. Згідно з цією версією, кіт залишається і в живому, і в мертвому стані незалежно від спостерігача. Адже вирішальне для тваринного дія відбувається не в момент відкривання ящика, а коли спрацьовує механізм камери.
Тобто умовно кіт Шредінгера вже давно загинув від отруйного газу, а камера все ще закрита. Іншими словами, копенгагенська інтерпретація не підтримує жодного одночасного мертвого-живого стану кота, бо це стан визначається детектором, що реагують на розпад ядра.
Різновид пояснення парадоксального експерименту Еверетта
Експеримент кіт Шредінгера має також многомировое тлумачення, або інтерпретацію Еверетта. Згідно даного різновиду пояснення, досвід з котом Шредінгера трактується з позиції двох окремо існуючих світів, розщеплення на які відбувається в момент відкривання камери.
В одній всесвіту кіт живий, в іншому світі кіт мертвий. За многомировой інтерпретації Еверетта, помітно відрізняється від класичної різновиди, процес спостереження за експериментом не розглядається окремо і не вважається чимось особливим.
У цій інтерпретації обидва стани, в яких може перебувати піддослідна тварина, мають право на існування, але вони декогерируют один з одним. Це означає, що єдність даних станів порушується якраз внаслідок взаємодії із зовнішнім світом. Саме відкриває камеру спостерігач вносить розлад у стану кота.
«Квантовий самогубство»
Серед вчених-фізиків виділилася група, яка пропонує розглядати ситуацію з котом Шредінгера з точки зору самого піддослідного тваринного. Адже тільки він краще за всіх знає свій стан, мертвий він чи живий. Подібний підхід отримав назву «квантового самогубства». Гіпотетично таке трактування дійсно дозволяє перевірити, яка з зазначених інтерпретацій буде вірна.
«Друга коробка»
Вчені-дослідники з Єльського університету пішли ще далі і розширили межі експерименту. Вони надали кота Шредінгера другу коробку для його смертельних пряток.
На основі даного підходу фізики спробували змоделювати систему, необхідну для функціонування квантового комп’ютера. Адже відомо, що одна з основних труднощів у створенні цього виду машини полягає в необхідності коригувати помилки. Як виявилося, залучення кота Шредінгера дає перспективний спосіб управління надлишковою квантової інформацією.
«Микрокошка»
Міжнародній команді вчених, очолюваної російськими фахівцями у галузі квантової оптики, вдалося «вивести» мікроскопічних Шредингеровских котиків, щоб знайти межу між квантовим і класичним світами. Таким чином кіт Шредінгера допомагає вченим-фізикам у розвитку квантових технологій комунікації і криптографії.
Вчені Макс Тегмарк, Ганс Моравен, Бруно Маршал представили свою модифікацію парадоксального експерименту. Згідно їй, основною точкою зору може бути лише думка кота. У цьому випадку кіт Шредінгера, звичайно, виживає, так як спостерігати результати може лише вціліле тварина.
Ще один вчений Надав Кац опублікував останні результати своїх розробок, в яких він зміг «повернути» стан частинки назад після зміни її стану. Таким чином, шанси на виживання у кота Шредінгера помітно зростають.
