Кіт Шредінгера

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кіт Шредінгера
Schrodingers cat.svg
Кіт Шредінгера.
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: Всесвіт розщеплюється на два різні всесвіти. В одному кіт живий, в іншому - ні.
Значення: Експеримент згадується в кількох науково-популярних фільмах
Зображення у Вікісховищі?

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

Уявного кота поміщено в коробку, перебуваючи в котрій, він є з імовірністю 0,5 живий, 0,5 — мертвий. Згідно з принципами квантової механіки, кожна елементарна частинка одночасно може перебувати в кількох станах. Так само й кіт Шредінгера в умовах експерименту може бути водночас живий і мертвий, доти, доки хтось не відчинить коробку й не визначить, чи живий кіт, чи 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 одночасно. Якщо 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 Шредінгера. Живий, бо ми його спостерігаємо

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

Всупереч поширеним уявленням, сам Шредінгер вигадав цей дослід зовсім не тому, що він нібито вірив, що «мертвоживі» коти існують; навпаки, він вважав квантову механіку неповною і такою, 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 журналі Naturwissenschaften («Природничі науки») 1935 року: E. Schrödinger: «Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik» («Нинішній стан справ у квантовій механіці»), Naturwissenschaften, 48, 807, 49, 823, 50, 844 (November 1935). Ціллю статті було обговорити ЕПР парадокс, що його опублікував Ейнштейн, Подольський і Розен раніше того самого року. Крім того, що Шредінгер у цій статті познайомив нас із котом, він ще запровадив термін «заплутаність».

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

У багатосвітовій інтерпретації квантової механіки, яка не вважає процес вимірювання чимось особливим, 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 ящик із мертвим котом, а в іншому — інший спостерігач бачить живого кота. Парадокс?

Космолог Макс Тегмарк запропонував варіацію досліду з котом Шредінгера 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 Шредінгера, моя рука тягнеться до рушниці!» Він перефразував відомий німецький вислів, що його зробив нацистський «заслужений поет» Ганс Йост: «Wenn ich 'Kultur' höre, entsichere ich meinen Browning!» («Коли я чую слово „культура“, моя рука тягнется по браунінг!»)

Фактично Гокінг та багато інших фізиків дотримуються думки, що «копенгагенська школа» інтерпретації квантової механіки підкреслює роль спостерігача безпідставно. Вирішальної єдності серед фізиків з цього питання все ще не досягнуто.

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 Шредінгера в культурі[ред.ред. код]

Кіт Шредінгера, 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 Шредінгера можна у таємному науково-дослідницькому комплексі Black Mesa з однойменного ремейку гри Half-Life. Персонаж "Шредінгер" 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 Шредінгера, це все таки кішка. З оригінальної статті Шредінгера: «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