Кот Шредингера

Первенство в области кошачьих парадоксов принадлежит эксперименту Эрвина Шредингера в области квантовой механики, который укрепил его статус в мире физики.
Эрвин Шредингер

Кошку помещают в стальной ящик вместе со счетчиком Гейгера, флакон с ядом, молотком и радиоактивным веществом. Когда радиоактивное вещество распадается, Гейгер обнаруживает его и запускает молоток, чтобы выпустить яд, который впоследствии убивает кошку.

Радиоактивный распад является случайным процессом, и нет никакого способа предсказать, когда это произойдет. Физики говорят, что атом существует в состоянии, известном как суперпозиция.

Пока окно не откроется, наблюдатель не знает, жив ли кот или мертв, потому что судьба кошки неразрывно связана с тем, был ли атом разрушен.

Другими словами, пока коробка не была открыта, состояние кошки совершенно неизвестно, и поэтому кошка считается одновременно живой и мертвой, пока за ней не начнешь наблюдение.

Эрик Мартель и подробное описание

«Если положить кошку в коробку, и нет иного способа сказать, что делает кошка, тогда к ней необходимо относиться так, как будто она делает все возможное, чтобы оставаться быть живой и/или мертвой — в одно и то же время», — объясняет Эрик Мартель, профессор физики и астрономии в Университете Милликина.

«Если вы попытаетесь сделать прогнозы и предположите, что знаете статус кошки, вы, вероятно, ошибетесь. Если, с другой стороны, вы предполагаете, что это комбинация всех возможных состояний, в которых она может существовать, то вы будете правы».

Сразу же взглянув на кошку, наблюдатель определит, жива ли кошка или мертва, а «суперпозиция» кошки — идея о том, что она была в обоих состояниях одновременно.

Квантовая теория и идея волновой функции

Шредингер разработал парадокс, говорит Мартель, чтобы проиллюстрировать точку в квантовой механике о природе частиц волны.

«То, что мы обнаружили в конце 1800-х и начале 1900-х годов, состоит в том, что действительно, крошечные вещи не подчиняются Законам Ньютона», — говорит он. «Таким образом, правила, которые мы использовали для управления движением шара, человека или автомобиля, не могли быть использованы для объяснения того, как работает электрон или атом».

В основе квантовой теории, которая используется для описания того, как ведут себя субатомные частицы, такие как электроны и протоны, — идея волновой функции. Волновая функция описывает все возможные состояния, которые могут иметь такие частицы, включая такие свойства, как энергия, импульс и положение.

«Волновая функция представляет собой комбинацию всех возможных волновых функций, которые существуют», — говорит Мартель. «Волновая функция частицы говорит о некоторой вероятности того, что она может находиться в любом разрешенном положении, но вы не можете сказать, что знаете, что она находится в определенном положении, не наблюдая за ней. Если вы поместите электрон вокруг ядра, он может иметь какое-либо из разрешенных состояний или позиций, если мы не посмотрим на это и не узнаем, где он находится».

Мартель говорит, что Шредингер иллюстрирует парадокс кошки: «В любой физической системе, без наблюдения, вы не можете сказать, что что-то делаете. Вы должны сказать, что это может быть любая из этих вещей, которую вы можете делать, даже если при этом вероятность небольшая».