Кіт Шредингера: простими словами про знаменитий експеримент

Кіт Шредингера: простими словами про знаменитий експеримент

Напевно багато хто стикався з цим загадковим формулюванням. А більшість до кінця не могли зрозуміти, в чому суть справи. Кіт Шредингера - це експеримент, який названий по прізвищу творця, австрійського фізика і одного з основоположника квантової механіки. У нашому матеріалі ми просто і коротко розповідаємо про сенс експерименту. Для чого він був потрібний?

Ервин Шредингер - відомий фізик-теоретик. У 1935 році він вирішив провести віртуальний експеримент з котом. Усе це, щоб довести, що копенгагенська інтерпретація суперпозиції (змішення двох станів) не зовсім вірна у відношенні до квантової теорії.

У чому суть експерименту?

Шредингер подумки поміщає живого кота в сталеву камеру разом з молотом, флаконом синільної кислоти і дуже невеликою кількістю радіоактивної речовини. Якщо хоч би один атом радіоактивної речовини розпадеться впродовж випробувального періоду, механізм реле спустить молот. А ось той вже переверне флакон з отруйним газом і змусить кота померти.

Для чого Шредингер це придумує?

У квантовій механіці вважається, що якщо за ядром ніхто і ніщо не спостерігає, то він знаходиться в змішаному, невизначеному стані. І що розпався, і що не розпався відразу. А ось коли з'являється спостерігач, ядро опиняється в одному із станів. До речі, експеримент Шредингера мав мету - з'ясувати, в який саме момент "кіт одночасно мертвий і живий". А також коли виявляється конкретний стан. Учений хоче довести, що квантова механіка неможлива без тонких деталей. А вони визначають, за яких саме умов трапляється колапс хвилевої функції (зміна стану). А також визначають, коли об'єкт залишається в одному з можливих станів (ніяк не в декількох відразу).

Ервин Шредингер хотів вказати на дивне укладення квантових теоретиків. Вони вважали, що звичайна людина може побачити істинний стан матерії неозброєним оком. Копенгагенська інтерпретація квантової фізики була домінуючою у той час. Вона вважала, що атоми або фотони існують в декількох станах воднораз (знаходяться в суперпозиції) і не переходять у визначене, поки вони не спостерігаються.

Експеримент Шредингера гововит про те, що спостерігач не може знати, розпався атом речовини або ні. До того ж спостерігач не знає, чи розбився флакон і чи загинув кіт. Відповідно до копенгагенської інтерпретації, кіт буде живий і мертвий, поки хтось не загляне в коробку. У квантовій механіці здатність кішки бути живою і мертвою до тих пір, поки її не спостерігають, називається квантовою невизначеністю або парадоксом спостерігача. Логіка, що лежить в основі парадоксу спостерігача, полягає в тому, що спостереження можуть визначати результати.

Шредингер погодився з тим, що суперпозиція існує. До речі, за його життя учені змогли довести це, вивчаючи інтерференцію у світлових хвилях. Але він ставив питання про те, коли насправді суперпозиція змінюється визначеним стан. Експеримент Шредингера змусив людей поставити питання. Чи дійсно можливо визначити результат життя кота, відкривши коробку (подивитися на нього)?

Але буде кіт живий або мертвий, навіть якщо коробку не відкривати?

Цим парадоксальним уявним експериментом Шредингер довів помилковість копенгагенської інтерпретації в квантовій фізиці. Ця інтерпретація може спрацьовувати на мікроскопічному рівні. Але до макроскопічного світу вона не має відношення (кіт узятий як приклад макроскопічного світу). Те, що учені знали про природу матерії на мікроскопічному рівні і те, що люди спостерігають на макроскопічному рівні, ще повністю не вивчено. Роль спостерігача залишається важливим питанням у вивченні квантової фізики і є нескінченним джерелом припущень.