Полная версия


Кот Шрёдингера и квантовое самоубийство

Астрономия для любителей Парадоксальная Вселенная Кот Шрёдингера и квантовое самоубийство

Кот Шрёдингера и квантовое самоубийство Может ли кот одновременно быть и живым и мертвым? Сколько существует параллельных вселенных? И существуют ли они вообще? Это вовсе не вопросы из области фантастики, а вполне реальные научные задачи, решаемые квантовой физикой.

Итак, начнем с Кота Шредингера. Это мысленный эксперимент, который предложил Эрвин Шредингер с целью указать на парадокс, существующий в квантовой физике. Суть эксперимента заключается в следующем.

В закрытый ящик одновременно помещен воображаемый кот, а также такой же воображаемый механизм с радиоактивным ядром и емкостью с ядовитым газом. Согласно эксперименту, если ядро распадется, то оно приведет механизм в действие: емкость с газом откроется и кот умрет. Вероятность распада ядра составляет 1 к 2.

Парадокс заключается в том, что согласно квантовой механике если над ядром не производят наблюдение, то кот находится в так называемой суперпозиции, другими словами кот одновременно находится во взаимоисключающих состояниях (он одновременно жив и мертв). Однако если наблюдающий откроет ящик, он может убедиться, что кот находится в одном конкретном состоянии: он или жив, или мертв. По мнению Шредингера, неполнота квантовой теории состоит в том, что она не уточняет, при каких условиях кот перестает быть в суперпозиции и оказывается либо живым, либо мертвым.

Данный парадокс усугубляется экспериментом Вигнера, который добавляет к уже существующему мысленному эксперименту категорию друзей. Согласно Вигнеру, во время открытия экспериментатором коробки, он узнает, жив ли кот или мертв. Для экспериментатора кот перестает быть в суперпозиции, однако для друга, который находится за дверью, и который еще не знает о результатах эксперимента, кот все еще находится где-то "между жизнью и смертью". Так можно продолжать с бесконечным количеством дверей и друзей, и согласно подобной логике, кот будет находиться в суперпозиции до тех пор, пока все люди во Вселенной не узнают, что же увидел экспериментатор, открыв ящик.

Как же объясняет подобный парадокс квантовая физика? Квантовая физика предлагает мысленный эксперимент квантового самоубийства и два возможных варианта развития событий, исходя различных интерпретаций квантовой механики.

Кот Шрёдингера и квантовое самоубийство В ходе проведения мысленного эксперимента на участника направлено ружье, которое либо выстрелит в результате распада радиоактивного атома, либо нет. Опять 50 на 50. Таким образом, участник эксперимента либо умрет, либо нет, а пока он находится, как и кот Шредингера в суперпозиции.

Данную ситуацию можно интерпретировать по-разному с точки зрения квантовой механики. Согласно копенгагенской интерпретации, ружье рано или поздно выстрелит, и участник умрет. Согласно интепретации Эверетта, суперпозиция предусматривает наличие двух параллельных вселенных, в которых одновременно существует участник: в одной из них он жив (ружье не выстрелило), во второй он мертв (оружие выстрелило). Однако если многомировая интерпретация верна, то в одной из вселенных участник всегда остается жив, что приводит к идее существования «квантового бессмертия».

Что касается кота Шредингера и наблюдателя эксперимента, то, согласно интерпретации Эверетта, он также оказывается вместе с котом сразу в двух Вселенных, то есть, выражаясь, «квантовым языком», «запутывается» с ним.

Звучит как история из фантастического романа, тем не менее, это одна из многих научных теорий, которая имеет место быть в современной физике.

Другие статьи раздела:

Галетич Юлия, 08.12.2011
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Тепловая смерть Вселенной  <-- *     * -->  Космические исследователи

Сергей С 25.01.2017 15:01 Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2
Я конечно уже далек от квантовой теории (когда то слушал лекции в универе), но общее впечатление могу выразить так: часто теория считается правильной, если есть некоторые подтверждения. Но данная теория применима только к определенным условиям микромира и основана на теории вероятности в связи с невозможностью реально отслеживать процессы на микроуровне. В целом находятся подтверждения теории для статистически больших количествах вещества, но не для любых. И поэтому рассуждения не применимы для котов и др. объектов.
dorraboy 02.01.2013 19:58 Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3
– Очень возможно, что Айседора Дункан так и делает. Может быть, она в кабинете обедает, а в ванной режет кроликов. Может быть. Но я – не Айседора Дункан. Я буду обедать в столовой, а оперировать в операционной! Передайте это общему собранию.