Тред: Как кот Шрёдингера оказался не объяснением, а попыткой опровергнуть интерпретацию квантовой механики

А ещё он не кот, а кошка.

16 марта программист и блогер под псевдонимом Вастрик опубликовал на своём сайте лонгрид, в котором попытался максимально простым языком объяснить, как устроены квантовые компьютеры.

Он начал материал с азов квантовой механики и в том числе упомянул популярный пример с котом Шрёдингера, который часто используют для объяснения явления суперпозиции, когда частица может находится сразу в двух состояниях. Правда, больше автор решил этот пример не использовать из-за того, что тот устарел и «не даёт читателю никакого понимания как всё это реально можно использовать на практике».

Однако пользователь твиттера и ведущий разработчик Jet Infosystems Влад Зайцев напомнил, что пример с котом Шрёдингера никогда не был предназначен для объяснения явления суперпозиции. И даже наоборот — задумывался для опровержения такой интерпретации.

Как пояснил Зайцев, Эрвину Шрёдингеру не нравилась интерпретация квантовой механики, в которой квантовая механика становилась вероятностной и непредсказуемой. В качестве примера он привёл фотон, который пролетает через одну из двух щелей: пока его никто не видит, он попадает в обе щели в виде кучи равновероятностных фотонов в разных позициях и «интерферирует» сам с собой.

Зайцев напомнил о первоначальной сути эксперимента Шрёдингера. В 1935 году учёный написал статью в журнал Naturwissenschaften («Естественные науки») в ответ на парадокс Эйнштейна, Подольского и Розена. В своём материале Шрёдингер рассуждал над вероятностной интерпретацией квантовой механики.

Учёный попытался довести до абсурда модель волновой функции, предложенную Гейзенбергом и Бором, чтобы показать её неполноту и указать на пробелы. Для этого он решил вывести состояние суперпозиции в большую вселенную и связать распад ядра атома с более крупным и совсем безумным примером — смертью кота.

Шрёдингер предложил мысленный эксперимент — посадить кота в стальной сейф, в котором размещён механизм, способный его убить. По задумке учёного, в счётчик Гейгера нужно положить крошечную частичку радиоактивного вещества, чтобы за час мог распасться только один из атомов, либо ни одного.

Если атом распадётся, то счётчик это фиксирует и приводит в действие молоток, разбивающий колбу с ядом. В противном случае кот выживает. Если бы это выражали через волновую функцию, то живой и мёртвый кот существовали бы одновременно с одинаковыми вероятностями, отмечал Шрёдингер.

В результате учёный пришёл к выводу, что кот не может быть одновременно и живым, и мёртвым. Таким образом, реальность не подчиняется волновой функции, подытожил Шрёдингер.

С ним согласился Эйнштейн, который тоже не принимал вероятностную интерпретацию Гейзенберга и Бора, также называемую копенгагенской. После выхода статьи он написал Шрёдингеру, что его пример «очень красиво показывает неполное представление положения вещей в волновом представлении материи».

Как отметил Зайцев, несмотря на то, что многим пытались объяснить вероятностную интерпретацию именно через пример кота Шрёдингера, на самом деле учёный спроектировал эксперимент для опровержения концепции. Поэтому использовать подобный пример было бы бессмысленно.

Эйнштейн критиковал вероятностную интерпретацию квантовой механики из-за её противоречия его теории относительности. Для этого он даже разработал мысленный эксперимент, который прозвали ЭПР-парадоксом по первым буквам имён тех, кто над ним работал — Эйнштейна, Подольского и Розена.

Суть парадокса заключается в том, что вероятностная интерпретация приводит к «дальнодействию» — то есть можно моментально узнать состояние одного микрообъекта, измерив состояние другого. Таким образом информация передаётся быстрее скорости света, а это невозможно по теории относительности.

Позже учёные только выяснили, что квантовая механика верна, проверив ЭПР-парадокс опытным путём. Выяснилось, что состояние суперпозиции у частиц нестабильно и существует только пока они не взаимодействуют с чем-то макроскопическим. А сложные системы всегда будут находиться только в каком-то одном состоянии, поэтому в примере с котом он не мог бы оказаться в суперпозиции.

Бонус: кот — на самом деле не кот, а кошка

Зайцев также указал, что котом всё время была кошка. Это действительно так: Шрёдингер в своей статье использовал слово Katze, которое переводится как кошка, перед ним также стоял артикль Eine, который в немецком языке указывает на женский пол. Таким образом, кот Шрёдингера — это на самом деле кошка.


 

Источник

Читайте также

Меню