Кіт Шредінгера

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кіт Шредінґера
Schrodingers cat.svg
Кіт Шредінґера.
Розділ науки: Квантова механіка
Експериментатор: Ервін Шредінгер
Рік проведення: 1935 (Дата публікації)

Тип:

Уявний експеримент
Трактування результатів: До відкриття скриньки кіт перебуває у стані змішання живого й мертвого
Альтернативні трактування: Усесвіт розщеплюється на два різні всесвіти. В одному кіт живий, в іншому - ні.
Значення: Експеримент згадується в кількох науково-популярних фільмах
Зображення у Вікісховищі?

Кіт Шредінґера (або Шрединґерів кіт) — герой відомого уявного експерименту Ервіна Шредінґера, що в ньому цей кіт повинен перебувати рівночасно у двох станах — живий та мертвий.

Уявного кота поміщено в коробку, перебуваючи в якій, він із імовірністю 0,5 живий, 0,5 — мертвий. Згідно з принципами квантової механіки, кожна елементарна частинка рівночасно може перебувати в кількох станах. Так само й кіт Шредінґера в умовах експерименту може бути живий і мертвий водночас, допоки хтось не відчинить коробку й не визначить, чи живий кіт, чи то пак ні. Відмінність кота від елементарної частинки в тому, що кіт є макроскопічною фізичною системою.

Суть експерименту[ред.ред. код]

У закриту коробку вміщено кота[1]. У коробці маємо механізм, що містить радіоактивне ядро та ємність з отруйним газом. Параметри експерименту підібрано таким чином, що ймовірність того, що ядро розпадеться протягом однієї години, становить 0.5 . Якщо ядро розпадається, то воно задіює механізм, він відкриває ємність з газом, і нещасний кіт помирає. Згідно з квантовою механікою, якщо над ядром не виконується спостереження, то його стан описувано суперпозицією (сумішшю) двох станів: ядра, що розпалося, та ядра, що не розпалося. Отже, кіт, що сидить у коробці, і живий, і мертвий рівночасно. Коли ж коробку відкрити, то експериментатор мусить побачити тільки який-небудь один конкретний стан: «ядро розпалося, кіт мертвий», або ж «ядро не розпалося, кіт живий».

Кіт Шредінґера. Живий, бо ми його спостерігаємо

Питання формулюється так: коли саме система припиняє існувати яко суміш двох станів і вибирає один конкретний стан? Мета експерименту — довести, що квантова механіка неповна без правил, що вказували б, за яких умов відбувається колапс хвильової функції, і кіт або стає мертвий, абож лишається живий, але припиняє бути суперпозицією того й іншого.

Усупереч поширеним уявленням, сам Шредінґер вигадав цей дослід зовсім не тому, що він нібито вірив, що «мертвоживі» коти існують; навпаки, він уважав квантову механіку за неповну й таку, що не до кінця описує реальність у цьому випадку. Ясно, що кіт обов'язково мусить бути або живий, або мертвий (не існує стану, проміжного між життям та смертю). Однак це означає, що не існує подібного стану і для атомного ядра: воно мусить бути або таке, що розпалося, або таке, що не розпалося.

Оригінальна стаття побачила світ у німецькому часописі Naturwissenschaften («Природничі науки») 1935 року: E. Schrödinger: «Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik» («Теперішній стан речей у квантовій механіці»), Naturwissenschaften, 48, 807, 49, 823, 50, 844 (November 1935). Метою статті було обговорити ЕПР парадокс, що його виявили Ейнштейн, Подольський і Розен раніше того самого року. Опріч того, що Шредінґер у цій статті познайомив нас із котом, він ще запровадив термін «заплутаність».

Багатосвітова інтерпретація Еверетта й сумісні історії[ред.ред. код]

У багатосвітовій інтерпретації квантової механіки, яка не вважає процес вимірювання за щось окрімне, обидва стани кота існують, але декогерують. Коли спостерігач відчиняє коробку, він заплутується з котом, і від цього творяться два стани спостерігача, що відповідають живому та мертвому коту. Ці стани не взаємодіють одне з одним. Той таки механізм квантової декогеренції є важливий і для сумісних історій. У цій інтерпретації тільки «мертвий кіт» або «живий кіт» можуть бути в сумісній історії.

Інакше кажучи, коли коробка відчиняється, Всесвіт розщеплюється на два різні всесвіти, в одному з яких спостерігач дивиться на мертвого кота, а в другому — інший спостерігач бачить живого кота. Парадокс?

Космолог Макс Тегмарк запропонував варіацію досліду з котом Шредінґера під назвою «машина для квантового самогубства». Він розглядає експеримент із котом з позиції самого кота, і стверджує, що таким чином можна експериментально розрізнити копенгагенську та багатосвітову інтерпретації. Інша варіація експерименту — це дослід із другом Вігнера.

Фізик Стівен Гокінг якось вигукнув: «Коли я чую про кота Шредінґера, моя рука тягнеться до рушниці!» Він перефразував відомий вислів, що походить із драми «Шлаґетер» Ганса Йоста, що її персонаж Фрідріх Тіманн на здогад лицемірства культурників, які, виходячи з театру у Святвечір і переступаючи труп замерзлого на порозі хлопчика, теревенять про людські цінності, вигукнув: «Wenn ich 'Kultur' höre, entsichere ich meinen Browning!» («Коли я чую слово „культура“, моя рука тягнеться до браунінга!»)

Фактично Гокінг та багато інших фізиків дотримуються думки, що «копенгагенська школа» інтерпретації квантової механіки наголошує на ролі спостерігача безпідставно. Вирішальної єдності серед фізиків із цього питання все ще не досягнено.

Розпаралелювання світів у кожен момент часу відповідає справжньому недетермінованому автомату, на відміну від імовірнісного, коли щокроку вибирають один із можливих шляхів залежно від їхньої імовірності.

Кіт Шредінґера в культурі[ред.ред. код]

Кіт Шредінґера, герой однойменого уявного експерименту, часто з'являвся на сторінках книжок, у серіалах та художніх фільмах. Зокрема кота згадувано у стрічках: Теорія великого вибуху, Зоряна брама, Згадай, що буде, Доктор Хаус, Футурама, Серйозна людина. Згадки про кота можна знайти в книжках Террі Пратчетта. Побачити портрет кота Шредінґера можна в таємному науково-дослідницькому комплексі Black Mesa з однойменного ремейку гри Half-Life. Персонаж "Шредінґер" OVA-серіалу Hellsing Ultimate мав силу з'являтись "скрізь і ніде".

У літературі
Інше

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. У Шредінґера, це все ж таки кішка. З оригінальної статті Шредінґера: «нім. Die Psi-Funktion des ganzen Systems würde das so zum Ausdruck bringen, daß in ihr die lebende und die tote Katze (s. v. v.) zu gleichen Teilen gemischt oder verschmiert sind.» — Erwin Schrödinger, Naturwissenschaften, 48, 807; 49, 823; 50, 844, November 1935.
  2. Fedora 19 Operating System, “Schrödinger's Cat", Now in Beta Release // redhat.com