Найти тему
Alyona Verden. Поговорим...

Как кошка Шрёдингера превратилась в кота, о суперпозиции и вероятностном характере предсказаний квантовой механики

Оглавление

Сперва - о главном

Что-то не ладится у меня с "Отражением". Написала следующую главу, потом ещё одну, и ещё, перечитала - и оказалось, что они между собой как-то не очень стыкуются. Ибо в первой из них Эйви знает то, о чём узнаёт только в последующих.

Например, в разговоре с агентом Джонсоном, Эйви должна иметь представление о частицах в рамках стандартной модели - кварки, лептоны, бозоны и т.д. И о взаимодействиях - сильное, слабое, электромагнитное, гравитационное. Видите, как приходится напрягать мозг бедной девочке? Это я про себя, если что. Мне ведь тоже это знать полагается, и гораздо глубже, чем Эйви.

А до разговора всего несколько часов, и как тут быть - вывалить на неё эту информацию в непринуждённой беседе с Джошуа? Такое себе решение.

Или "рояль в кустах" - Эйви уже всё это знает… откуда-то. Это решение ничем не лучше, а значит - разговор с Джонсоном придётся переписать.

Или найти какой-нибудь нестандартный выход из данной ситуации.

Мда, как сказал Семён Семёныч Горбунков - "Нет с перламутровыми пуговицами? Будем искать…"))

Поэтому поговорим о том, что всем нравится - котиках.

Как кошка Шрёдингера превратилась в кота

Сначала - о самом эксперименте.

Эрвин Шрёдингер, видимо, был исключением из правил, и котиков не любил. Именно поэтому в качестве подопытного кролика использовал не кролика, а кошку. Именно кошку, в немецком, как и русском языках "кот" и "кошка" - слова разные, пишутся и произносятся по-разному. Так и написал - "посадим сейф кошку". Но в английском, на который статья Шрёдингера была переведена, слово для "кота" и "кошки" одно, и обозначает, как правило, именно кота. И в переводе на русский с английского кот, который изначально был кошкой, так и остался котом. Вот такая лингвистическая смена пола без хирургического вмешательства.

За описанием эксперимента обратимся к самому Шрёдингеру:

Посадим кошку в стальной сейф вместе с адской машиной (защищённой от кошки). В счётчик Гейгера положена крупинка радиоактивного вещества, столь малая, что за час может распасться один из атомов, но с такой же вероятностью может не распасться ни один. Если атом распадается, счётчик через реле приведёт в действие молоточек, который разобьёт колбу с синильной кислотой. Предоставив эту систему самой себе в течение часа, мы скажем, что кошка ещё жива, если за это время не распался ни один атом. Первый же распад привёл бы к отравлению кошки. ψ-функция всей системы выразила бы это тем, что живая и мёртвая кошка (с позволения сказать) смешаны или размазаны в одинаковых пропорциях.

Смысл этого мысленного эксперимента - Эрвин ведь не был законченным садистом, чтобы ставить подобные опыты на живых кошках - заключается вовсе не в наблюдении за кошкой, а в наблюдении за радиоактивным атомом. Кошка служит лишь индикатором распада атома - если она мертва, или не-распада - если жива. И, по мысли Шрёдингера, указывает на некоторую абсурдность копенгагенской интерпретации, согласно которой состояние наблюдаемой частицы известно точно, но, если частица не наблюдается - она находится в суперпозиции, как бы размазывается между двумя состояниями. "Но это ведь абсурд, — утверждал Шрёдингер, — кошка не может быть живой и мёртвой одновременно. Значит, и частица находится в одном из двух состояний, независимо от наблюдений."

Ему вторил Эйнштейн, твердя - "Бог не играет в кости", и ехидно добавлял - "Значит, когда вы не смотрите на Луну, она не существует?"

Сра… спор был знатный, и продолжается до сих пор - с некоторым перевесом в сторону Копенгагена. Увы, ни Эйнштейн, ни Шрёдингер, по мнению современников, квантовую механику так и не поняли, несмотря на то что Шрёдингер считается одним из её основателей. Впрочем, современники тоже признают, что и сами не до конца понимают квантовую механику. Особо самокритичные даже говорят, что ни бельмеса в ней не смыслят, но это не мешает им пользоваться её математическим аппаратом.

Что же до кота - теперь, в явном противоречии с намерениями Шрёдингера, его эксперимент используют в прямо противоположных целях, то и дело вытаскивая на свет как наглядную демонстрацию суперпозиции с заговорщицким видом - "Глядите, а у нас тут живомёртвый кот. Видали?"

Ну, а что касается меня - я в данный момент имею счастье наблюдать суперпозицию кота в действии.

Главное различие между квантовой и классической механикой - квантовая механика предсказывает вероятный результат опыта, классическая механика предсказывает абсолютно точный результат. Даже результат бросания игральных костей можно предсказать с абсолютной точностью, если обладать полным знанием, но, поскольку знание неполно - для описания броска кости в классической механике используется вероятность.

В квантовой механике, с точки зрения копенгагенской интерпретации, вероятностный характер предсказаний не связан с неполнотой знаний, а является принципиально неустранимым свойством самой квантовой механики. Именно против такой постановки вопроса возражали Эйнштейн, Шрёдингер, Подольский, Розен и др., считая вероятностный характер КМ следствием неполноты знаний.

Настоящий кот Шрёдингера (Алёны)

Примерно три месяца назад Мурка осчастливила нас потомством, принеся всего одного котёнка, зато почти точную свою копию. Мы решили никому его не отдавать, оставили себе, и поначалу он вёл себя как ненаблюдаемая частица - мы знали, что он где-то есть, но вот где именно? В каком месте схлопнется его волновая функция, и он вылезет из-под дивана, или из-под… второго дивана? А может быть, он вообще в своей коробке сидит???

Даже как-то зашёл разговор, что стоит дать ему фамилию "Штирлиц")))

Теперь он подрос, привык к людям, обнагле… освоился, и находится одновременно везде. Нельзя сделать шаг или сесть на стул, не будучи уверенным в том, что одновременно ты не наступишь или не сядешь на кота. Я уже несколько раз садилась.

Периодически снимает шторы - видимо, они ему не нравятся.

-2

Страсть к археологическим раскопкам в цветочных горшках тоже приходится пресекать.

-3

Но, в отличие от кошки Шрёдингера, кот Алёны сидит не в сейфе, а в тазике)))

-4

-5

Такая вот суперпозиция вполне живого кота. Мы так его и зовём "Кот Шрёдингера", сокращенно - "КШ".

Алёна ©

P.S. Если завтра-послезавтра с "Отражением" так и не заладится - напишу про принцип неопределённости, хотя лучше, наверное, начать с корпускулярно-волнового дуализма и опыта Юнга.