Что такое кот Шредингера?

Важно отметить, что при создании этой статьи wiseGEEK ни один из настоящих или суперпозиционных кошек не пострадал. (Внутренняя шутка для специалиста по физике).

Эрвин Шредингер был современником других выдающихся физиков, таких как Альберт Эйнштейн и Нилс Бор, хотя его больше интересовала относительно новая область, называемая квантовой физикой . Квантовая физика в целом противоречила многим из того, что Эйнштейн и Бор считали научным фактом, что привело к ряду дебатов на высоком уровне между Шредингером и Эйнштейном. Один из этих аргументов содержал парадоксальный мысленный эксперимент, который мы теперь знаем как кот Шредингера , хотя кот никогда не был более чем теоретическим.

Одной из проблем, связанных с субатомными системами, является сложность человеческого наблюдения. Можно предположить, что субатомные частицы ведут себя определенным образом, но введение микроскопа или камеры для наблюдения за ними в действии может негативно повлиять на естественное поведение субатомной системы. Это будет эквивалентно тому, как ученики меняют свое поведение, когда они обнаруживают в комнате съемочную группу документального кино. То же самое происходит, когда физики пытаются наблюдать очень маленькие объекты.

«Кошка Шредингера» - это, по сути, наглядный урок по проблемам, связанным с использованием только наблюдений при работе с субатомными системами. Шредингер предложил эксперимент, в котором живую кошку поместили бы в клетку с одной стороны металлической трубки. Рядом с кошкой будет флакон с ядовитым газом и спусковой механизм. Ученый поместил бы очень небольшое количество радиоактивного вещества на другом конце трубки. Этот радиоактивный материал будет распадаться со скоростью один атом в час, но вероятность этого составляет пятьдесят на пятьдесят. Если бы атом действительно был выпущен, это привело бы к разрыву пузырька с ядовитым газом, и кошка умерла бы. Никакой атомный распад не будет означать, что кошка живет.

Как только эта теоретическая трубка была закрыта, никакое внешнее наблюдение не было бы возможно. Никто не сможет проверить "Кошку Шредингера" целый час. По прошествии 60 минут экспериментатору будет задан вопрос: «Является ли кот Шредингера живым или мертвым?». Согласно теориям Эйнштейна, кошка была бы либо мертвой, либо живой, без среднего уровня. Только когда трубка была открыта и статус кошки стал заметным, можно было найти окончательный ответ. Эйнштейн видел бы мертвого или живого кота, поскольку Бог не играет в кости со вселенной.

Однако, согласно теории квантовой физики Шредингера, кошка фактически находится в двух разных состояниях одновременно. Одна версия кота мертва, а другая все еще жива. Именно так должны работать и субатомные системы, что создает парадокс. Кошка живет в макроскопической системе, в которой объекты либо живут, либо нет. Там нет среднего уровня, например, наполовину живой кот. В квантовой физике, однако, теоретический кот Шредингера мог существовать в различных состояниях, от полностью живого до мертвого и всех промежуточных стадий. Все эти состояния, известные как суперпозиция, являются возможными результатами эксперимента, хотя только одно из них можно было наблюдать как истинное, когда ученый исследовал кошку.

Сам Шредингер позже выразил сожаление, что он использовал кошку в качестве потенциальной жертвы парадоксального мысленного эксперимента. Его первоначальной целью было проиллюстрировать некоторые проблемы наблюдения за субатомными системами и сделать выводы, когда акт наблюдения мог исказить результаты. Вытянув парадокс из меньшего субатомного мира и перенеся его в более крупный макроскопический мир, Шредингер действительно доказал свою точку зрения Эйнштейну и другим, но его теоретический предметный урок навсегда будет известен как «Кот Шредингера».