Sonsedska Yuliia / shutterstock.com
Кот Шредінгера як метафора
Як це парадоксально не звучить, але австрійський фізик-теоретик і володар Нобелівської премії Ервін Шредінгер є «батьком» самого таємничого кота, а не господарем. Адже кіт Шредінгера - це уявний експеримент, теоретичний парадокс і дійсно приголомшлива метафора для опису квантової суперпозиції.
А чи був котик?
Питання «А чи був у Шредінгера кіт?» Досі залишається відкритим. Хоча, якщо вірити ряду джерел, в одному з ранніх видань PhysicsToday є фотографія вченого з його домашнім котом Мільтоном. З іншого боку, в оригінальному тексті статті 1935 р де Ервін Шредінгер описав свій гіпотетичний експеримент, і зовсім значиться не кіт, а кішка (die Katze). Чому головним персонажем своєї концепції фізик вибрав саме представника котячих? Як же кішка перетворилася в кота? Цим питанням, схоже, судилося залишитися риторичними.
Кот Шредінгера мертвий з імовірністю 50%
Схема кота Шредінгера.
Designua / shutterstock.com
Однак якщо джерелом натхнення для дослідника все-таки послужив його особистий вихованець, то, очевидно, приводом до цього стала розбита котом ваза або зіпсовані шпалери. Тому як головне, що кіт Шредінгера робить в ході експерименту, так це знаходиться замкненим в сталевому ящику і ... помирає. Правда, з імовірністю в 50%. А точніше, крім бідної тварини всередину боксу поміщений спеціальний механізм, що містить радіоактивну ядро і ємність з отруйним газом. Якщо ядро розпадається, то механізм спрацьовує, і від випущеного газу кіт гине. Якщо не спрацьовує - живе. Але дізнатися його долю може тільки спостерігач, який відкрив ящик. До тих пір кіт одночасно живий і мертвий.
Без кота квантова механіка не та
Вся ця парадоксальна на перший погляд ситуація наочно ілюструє одне з положень квантової механіки. Згідно з ним, атомне ядро знаходиться одночасно у всіх можливих станах: розпаду і не розпаду. Якщо над атомом не проводиться спостереження, то його стан описується змішанням цих двох характеристик. Тому кіт, читай - ядро атома, і живий, і мертвий. А це просто неможливо. Значить, квантовій механіці бракує деяких правил, що визначають умови, при яких доля кота однозначно зрозуміла.
Кот Шрёдінгра: різновиди
Тож не дивно, що смисл з міфічним котом в сталевій коробці має кілька інтерпретацій.
Існує також многоміровая тлумачення, або інтерпретація Еверетта. Вона трактує досвід з котом Шредінгера як два окремо існуючих світу, розщеплення на які відбувається в той момент, коли відкривається ящик. В одній всесвіту кіт живий-здоровий, в іншій він не пережив експеримент.
Так чи інакше черзі бідного кота Шредінгера «перемучался» чимало вчених-фізиків. Одні, наприклад, пропонували розглядати ситуацію з котом з точки зору самої тварини - адже він-то краще за всіх фізиків світу знає, мертвий він чи живий. Дійсно, не посперечаєшся. Цей підхід отримав назву «квантового самогубства» і гіпотетично дозволяє перевірити, яка з зазначених інтерпретацій вірна.
Кожен може вивести свою різновид
Якщо подивитися на сучасну фізичну науку, то можна з упевненістю сказати, що на сторінках досліджень багатостраждальний котик Шредінгера живіший за всіх живих. Періодично вчені пропонують свої рішення цього відомого парадоксу, а також розвивають концепцію в рамках вельми цікавих розробок.
Наприклад, в минулому році дослідники з Єльського університету «дали» коту Шредінгера другу коробку для його смертельних пряток. На основі цього підходу вчені спробували змоделювати систему, необхідну для роботи квантового комп'ютера. Адже, як відомо, одна з головних складнощів в створенні цього виду машини полягає в необхідності коригувати помилки. І, як виявилося, залучення котиків Шредінгера - перспективний спосіб управління надлишковою квантової інформацією.
А буквально пару тижнів тому міжнародній команді вчених, очолюваної російськими фахівцями в галузі квантової оптики, вдалося «розвести» мікроскопічних шрёдінгеровскіх кішок для того, щоб просунутися в пошуках кордону між квантовим і класичним світами. Так кіт Шредінгера допомагає фізикам розвивати квантові технології комунікації та криптографії.
Кот Шредінгера - зірка поп-культури
Africa Studio / shutterstock.com
Якщо зі своєї нещасливої коробки кіт ніяк не може втекти, то вибратися за межі наукових концепцій і сторінок досліджень йому вдалося. Та ще й як!
У котів виходить краще
Погодьтеся, можна спостерігати дивну річ: найвідоміший науковий кіт - це всього лише візуалізована модель для перевірки гіпотези. Однак участь в ній хвостатого улюбленця додало експерименту значну частку поетичності і шарму. А може бути, просто справа в тому, що котики все роблять краще? Цілком можливо.
І пам'ятайте: в результаті експерименту Шредінгера жоден котик не постраждав.