Кот Шредингера

Кот Шрединґера (или Шрединґерив кот) — герой известного мысленного эксперимента Эрвина Шрединґера, что в нем этот кот должен находиться подле в двух состояниях — живой и мертвый.

Воображаемого кота помещен в коробку, находясь в которой, он с вероятностью 0,5 живой, 0,5 — мертв. Согласно принципам квантовой механики, каждая элементарная частица подле может находиться в нескольких состояниях. Так же и кот Шрединґера в условиях эксперимента может быть живой и мертвый время, пока кто-то не откроет коробку и не определит, жив кот или нет. Отличие кота от элементарной частицы в том, что кот является макроскопической физической системой.

Суть эксперимента

В закрытую коробку помещены кота. В коробке есть механизм, содержащий радиоактивное ядро ​​и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны таким образом, что вероятность того, что ядро ​​распадется в течение одного часа, составляет 0.5. Если ядро ​​распадается, оно задействует механизм, он открывает ёмкость с газом, и несчастный кот умирает. Согласно квантовой механике, если над ядром не выполняется наблюдения, то его состояние описываемые суперпозицией (смесью) двух состояний: ядра, распалось, и ядра, не распалось. Итак, кот, сидящий в коробке, — и живой, и мертвый подле. Когда же коробку открыть, то экспериментатор должен увидеть только какой-либо один конкретный положение: «ядро распалось, кот мёртв», или «ядро НЕ распалось, кот жив».

Вопрос формулируется так: когда именно система прекращает существовать как смесь двух состояний и выбирает одно конкретное состояние? Цель эксперимента — доказать, что квантовая механика неполна без правил, указывающих, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мертв, или же остается жив, но перестает быть суперпозицией того и другого.

Вопреки распространенным представлениям, сам Шрединґер придумал этот опыт вовсе не потому, что он якобы верил, что «мертвоживи» коты существуют; наоборот, он считал квантовую механику за неполную и такую, что не до конца описывает реальность в этом случае. Ясно, что кот обязательно должен быть либо жив, либо мертв (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью). Однако это означает, что не существует подобного состояния и для атомного ядра: оно должно быть или такое, что распалось, или то, что не распалось.

Оригинальное статья увидела свет в немецком журнале Naturwissenschaften («Естественные науки») 1935: E. Schrödinger «Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik» («Настоящее положение вещей в квантовой механике»), Naturwissenschaften, 48, 807, 49, 823, 50, 844 (November 1935). Целью статьи было обсудить ЭПР парадокс, что его обнаружили Эйнштейн, Подольский и Розен ранее в том же году. Кроме того, что Шрединґер в этой статье познакомил нас с котом, он еще ввел термин «запутанность».

Багатосвитова интерпретация Эверетта и совместные истории

В багатосвитовий интерпретации квантовой механики, которая не считает процесс измерения за что окримне, оба состояния кота существуют, но декогерують. Когда наблюдатель открывает коробку, он запутывается с котом, и от этого возникают два состояния наблюдателя, соответствующие живом и мертвом коту. Эти состояния не взаимодействуют друг с другом. Тот же механизм квантовой декогеренции является важным и для совместных историй. В этой интерпретации только «мертвый кот» или «живой кот» могут быть в совместной истории.

Иначе говоря, когда коробка открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одном из которых наблюдатель смотрит на мертвого кота, а во втором — на живого кота. Парадокс?

Космолог Макс Тегмарк предложил вариацию опыта с котом Шрединґера под названием «машина для квантового самоубийства». Он рассматривает эксперимент с котом с позиции самого кота, и утверждает, что таким образом можно экспериментально различить копенгагенскую и багатосвитову интерпретации. Другая вариация эксперимента — это опыт с другом Вигнера.

Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шрединґера, моя рука тянется к ружью» Он перефразировал известное высказывание, что происходит с драмы «Шлаґетер» Ганса Йоста, что ее персонаж Фридрих Тиманн на догадку лицемерия культурников, которые, исходя из театра в Сочельник и переступая труп замерзшего на пороге мальчика, болтают о человеческих ценностях, воскликнул: «Wenn ich" Kultur "höre, entsichere ich meinen Browning» («Когда я слышу слово" культура ", моя рука тянется к браунинга»)

Фактически Хокинг и многие другие физиков придерживаются мнения, что «копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики отмечает роль наблюдателя безосновательно. Решающей единства среди физиков по этому вопросу все еще не достигнут.

Распараллеливания миров в каждый момент времени соответствует настоящему недетерминированным автомата, в отличие от вероятностного, когда на каждом шагу выбирают один из возможных путей в зависимости от их вероятности.

Кот Шрединґера в культуре

Кот Шрединґера, герой однойменого мысленного эксперимента, часто появлялся на страницах книг, в сериалах и художественных фильмах. В частности кота упоминалось в лентах: Теория большого взрыва, Звездные врата, Вспомни, что будет, Доктор Хаус, Футурама, Серьезный человек. Упоминания о коте можно найти в книгах Терри Пратчетта. Увидеть портрет кота Шрединґера можно в тайном научно-исследовательском комплексе Black Mesa из одноименного ремейка игры Half-Life. Персонаж "Шрединґер" OVA-сериала Hellsing Ultimate имел силу появляться "везде и нигде".

В литературе

• В своей книге Американские боги, писатель-фантаст Ґеймен Нейл Ричард пишет «Если не открывать коробку, для того, чтобы покормить кота, то мы получим два различных типа смерти».
• Роберт Антон Уилсон написал трилогию новелл, известная под общим названием «Трилогия кота Шрединґера».

Другое

• В качестве кодового имени для Fedora 19 выбрано «Schrödinger's Cat»