У чому сенс експерименту з котом Шредінгера Чи це не абсурд
Сенс саме в абсурдності. Шредінгер займався фізичними об'єктами мікросвіту, для яких правильне саме те, що описано в експерименті: частка одночасно і "жива", і "мертва". Цей уявний експеримент і покликаний показати, що сама собою така інтерпретація викликає проблеми, якщо намагатися моделювати ще й макросвіт. Якщо частка "і жива, і мертва одночасно", існує спосіб зробити стан макрооб'єкта (кота), залежним від стану частинки. Але для макрооб'єктів така "одночасність" фізично абсурдна, мучити тварину абсолютно безглуздо. Заздалегідь ясно, що буде з котом: живий, поки не спрацює детектор (поки частка не перейде зі стану "одночасно жива і мертва" у стан "мертва"), а потім мертвий. Думковий експеримент ставить питання, як це описати відповідно до правил квантової механіки.
Такі методи пов'язані з різними " інтерпретаціями " квантової механіки. Наприклад, у копенгагенській інтерпретації кіт не є живим і мертвим одночасно, а в багатосвітовій інтерпретації живий кіт і мертвий кіт належать до різних "світів". Остаточного рішення, як правильно інтерпретувати, що відбувається з макрооб'єктами, ще не досягнуто, але внесок Шредінгера (крім усього іншого) в тому, що він сформулював цю проблему в такому чіткому наочному вигляді.
Можна ще враховувати кота, як спостерігача, так.
Відразу скажу, що цей експеримент суто уявний і ніхто не збирався запихати нещасного котега в ящик, забезпечений смертоносним пристроєм, який спрацьовує при розпаді атомного ядра. Придуманий цей експеримент для демонстрації парадоксальності одного з принципів квантової механіки, згідно з яким,якщо ми не спостерігаємо за конкретним ядром, то воно одночасно і розпалося і не розпалося, а набуває одного з цих станів тільки в момент спостереження. Звучить досить дико, але квантова механіка взагалі досить контрінтуїтивна.
Чи не абсурд. В описі самого експерименту прихована відповідь на ваше запитання: якщо немає людини, здатної оцінити ситуацію, то хто може достовірно відповісти, що відбувається? Адже поки ящик не відкритий, поки спостерігач не зазирне в ящик, ми ніколи не дізнаємося, чи живий кіт чи ні. А якщо ми не знаємо цього напевно, і з умов експерименту випливає, що ймовірність обох результатів абсолютно рівна, то кіт знаходиться відразу в двох протилежних станах (і живий, і мертвий одночасно). На цю тему є ще дитяча загадка: який звук видасть дерево, що впало в дрімучій частіше, якщо поруч нікого немає? Сенс такий самий: якщо поруч нікого, то нікому й описати звук.
Власне, цей уявний експеримент полягав у тому, щоб інтуїтивно показати, як працює одне з ключових понять у квантовій механіці – Суперпозиція. Сама суть суперпозиції полягає в тому, що об'єкт знаходиться у двох (а то й більше, якщо ми братимемо не котика, а частинку) місцях одночасно поки не буде зроблено вимір. Як тільки ви спробуєте перевірити позицію цього об'єкта (у нашому випадку котеня), він прийме остаточне положення, засноване на ймовірності того, де саме буде розташований об'єкт.
На щастя чи жаль, явище суперпозиції ми можемо спостерігати тільки в мікросвіті через значення постійної Планки. Також через цю постійну, ми не можемо спостерігати квантове тунелювання та квантову заплутаність у повсякденному житті. Уявіть, що ви тримаєте склянку, наповнену колою з льодом. І раптом одна крижинка якимось дивом проходить крізьсклянки. Дивно, правда? Схоже на трюк чи фокус, але саме таким механізмом керуються частинки в атомах гелію та кисню, коли розігрівають наше Сонце.
Але далі ще цікавіше. Уявіть, що ви крутите юлу у себе вдома. Разом з нею починає крутитися дзиґа у когось будинку на відстані тисячі кілометрів. Ви зупиняєте юлу і разом з нею, швидше за швидкість світла, зупиняється дзиґа в іншому будинку. До речі, саме ця особливість квантового світу роблять Загальну Теорію Відносності та Квантову Теорію несумісними на цьому етапі нашого розвитку. Адже ОТО стверджує те, що навіть частка, яка не має маси взагалі (Фотон) не може пересуватися швидше за задану швидкість.
Квантову механіку важко зрозуміти на інтуїтивному рівні. Саме тому Шредінгер спробував пояснити поведінку частинок за допомогою котейки та радіоактивної речовини. Справді, мікросвіт дуже дивна річ і як говорив Фейнман: "Я думаю, що сміливо можу стверджувати: квантову механіку ніхто не розуміє."
Чи є суттю уявного експерименту, крім пояснення сенсу суперпозиції, також пояснення, що спроба проведення експерименту виляча стан системи?
Суть експерименту проста - один біт інформації, що змінює стан чогось масштабнішого, ніж частка. Так легко популяризувати науку. Показати обивателю щось на ймовірностях і елементарних частках, але в цілком відчутних, зрозумілих об'єктах. Кіт у капсулі, що перетворюється на газову камеру. Коли мова заходить про життя звіра, людина може навчитися цінувати цей один біт і стан частинки.