Хто такий кіт шредінгера. Знаменита загадка "Кота Шредінгера" простими словами

У 1935 році, затятим противником щойно виниклої квантової механіки, Еріком Шредінгером була опублікована стаття, яка передбачала викрити і довести неспроможність нової гілки розвитку фізики.

Суть статті полягає в проведенні уявного експерименту:

У абсолютно герметичному ящику розміщується живий кіт.
Поруч із котом міститься лічильник Гейгера, в якому розташовується один радіоактивний атом.
Безпосередньо до лічильника Гейгера приєднується колба наповнена кислотою.
Можливий розпад радіоактивного атома приведе в дію лічильник Гейгера, який, у свою чергу, розіб'є колбу і кислота, що вилилася з неї, вб'є кота.
Чи залишиться живим кіт чи помре, якщо перебуватиме разом із такими незручними сусідами?
Для експерименту виділяється одна година.

Відповідь, на це питання і була покликана довести неспроможність квантової теорії, в основі якої лежить суперпозиція: закон парадоксу — всі мікрочастинки нашого світу завжди одномоментно перебувають у двох станах, допоки за ними не починають спостерігати.

Тобто, перебуваючи у замкнутому просторі (квантова теорія), наш кіт, як і його непередбачуваний сусід — атом, синхронно присутні у двох станах:

Живий і водночас мертвий кіт.
Розпався, і в той же час атом, що не розпався.

Що, згідно з класичною фізикою, є досконалим абсурдом. Неможливе одномоментне існування таких речей, що взаємовиключають.

І це правильно, але лише з погляду макросвіту. Тоді як у мікросвіті діють зовсім інші закони, і тому Шредінгер помилявся, застосовуючи закони макросвіту до відносин усередині світу. Не розуміючи, що цілеспрямоване спостереження за невизначеностями мікросвіту, що відбуваються, усувають останні.

Інакше кажучи, якщо відкрити замкнуту систему, куди поміщений кіт разом із радіоактивним атомом, ми побачимо лише одне з можливих станів випробуваного.

Це вдалося довести американському фізику з університету штату Арканзас, Арту Хобсону (Art Hobson). Згідно з його теорією, якщо з'єднати мікросистему (радіоактивний атом) з макросистемою (лічильником Гейгера), остання обов'язково перейметься станом квантової заплутаності першої і перейде в суперпозицію. А оскільки ми не можемо зробити безпосереднє спостереження цього явища, воно для нас стане неприйнятним (що і доводив Шредінгер).

Отже, ми з'ясували, що атом та лічильник радіації знаходяться в одній суперпозиції. Тоді ким чи чим для цієї системи можна назвати кота? Якщо міркувати логічно, кіт, у разі, стає покажчиком стану радіоактивного ядра (просто — індикатором):

Кіт живий, ядро не розпалося.
Кіт - мертвий, ядро розпалося.

Однак, треба врахувати і той факт, що кіт також є частиною єдиної системи, оскільки також знаходиться всередині ящика. Тому, відповідно до теорії кванта, кіт перебуває у, так званої, локальної зв'язку з атомом, тобто. у заплутаному стані, а значить у суперпозиції мікросвіту.

Звідси випливає, що при раптовій зміні одного з об'єктів системи теж відбудеться і з іншим об'єктом, як би далеко один від одного вони не знаходилися. Миттєва зміна стану обох об'єктів доводить, що ми маємо справу з єдиною системою, просто розділеною простором на дві частини.

А значить, можна з упевненістю говорити про те, що кіт Шредінгера миттєво, або живий, якщо атом не розпався, або мертвий, якщо стався розпад атома.

І все-таки, саме завдяки уявному експерименту Шредінгера, був сконструйований математичний прилад, що описує суперпозицію мікросвіту. Ці знання знайшли широке застосування у криптографії та комп'ютерних технологіях.

Насамкінець хотілося б відзначити невичерпну любов до таємничого парадоксу «кота Шредінгера» з боку всіляких письменників та кінематографа. Ось тільки кілька прикладів:

Магічний устрій під назвою «Кіт Шредінгера» в романі Лук'яненка «Останній Дозор».
У детективному романі Дугласа Адамса «Детективна агенція Дірка Джентлі», йде живе обговорення проблеми кота Шредінгера.
У романі Р. Е. Хайнлайна «Кіт, що проходить крізь стіни», головний герой, кіт, майже завжди перебуває одномоментно у двох станах.
Знаменитий чеширський кіт Льюїса Керролла в романі «Аліси в країні чудес», любить, миттєво з'являтися відразу в кількох місцях.
У романі «451 градус за Фаренгейтом» Рей Бредбері порушує питання про кота Шредінгера, в образі живого — мертвого механічного пса.
У романі «Маг-цілитель» Крістофер Сташеф дуже своєрідно описує своє бачення кота Шредінгера.

І ще багато інших феєричних, зовсім неможливих уявлень про такий загадковий мислений експеримент.

Кіт Шредінгера - найзагадковіший з усіх котиків, котів, кішок, котейок, яких так обожнює людство. Вірусні відео «з котиками» розлітаються Всесвітнім павутинням з мільйонами щоденних переглядів, а зображення милих кошенят на рекламних білбордах здатні змусити нас купити будь-який товар. На терені популяризації науки теж є свої вусаті-смугасті герої. Точніше, один – кіт Шредінгера. Напевно, ви про нього чули, навіть якщо не займаєтеся питаннями квантової механіки. То чому майже сотню років знаменитий кіт не дає спокою фізикам та лірикам, а також стає одним із найцікавіших об'єктів сучасної масової культури?

Кіт Шредінгера як метафора

Як це парадоксально не звучить, але австрійський фізик-теоретик та володар Нобелівської премії Ервін Шредінгер є «батьком» найтаємничішого кота, а не господарем. Адже кіт Шредінгера- це уявний експеримент, теоретичний парадокс і справді приголомшлива метафора для опису квантової суперпозиції.

А чи був котик?

Питання «Чи був у Шредінгера кіт?» досі залишається відкритим. Хоча, якщо вірити низці джерел, в одному з ранніх видань PhysicsTodayє фотографія вченого із його домашнім котом Мільтоном. З іншого боку, в оригінальному тексті статті 1935, де Ервін Шредінгер описав свій гіпотетичний експеримент, і зовсім значиться не кіт, а кішка (die Katze). Чому головним персонажем своєї концепції фізик вибрав саме представника котячих? Як же кішка перетворилася на кота? Цим питанням, схоже, судилося залишитись риторичними.

Кіт Шредінгера мертвий з ймовірністю 50%

Designua/shutterstock.com

Однак якщо джерелом натхнення для дослідника таки послужив його особистий вихованець, то, мабуть, приводом для цього стала розбита котом ваза або зіпсовані шпалери. Тому що головне, що кіт Шредінгера робить в ході експерименту, так це знаходиться замкненим у сталевому ящику і ... вмирає. Щоправда, з ймовірністю 50%. А точніше, крім бідної тварини всередину боксу вміщено спеціальний механізм, що містить радіоактивне ядро та ємність з отруйним газом. Якщо ядро розпадається, то механізм спрацьовує і від випущеного газу кіт гине. Якщо не спрацьовує – живе. Але впізнати його долю може лише спостерігач, який відкрив ящик. До того часу кіт одночасно живий і мертвий.

Без кота квантова механіка не та

Вся ця парадоксальна, на перший погляд, ситуація наочно ілюструє одне з положень квантової механіки. Згідно з ним, атомне ядро знаходиться одночасно у всіх можливих станах: розпаду і не розпаду. Якщо над атомом немає спостереження, його стан описується змішанням цих двох характеристик. Тому кіт, читай – ядро атома, і живий, і мертвий. А це просто неможливо. Значить, квантової механіки немає деяких правил, визначальних умови, у яких доля кота однозначно ясна.

Кіт Шредінгра: різновиди

Не дивно, що сенс того, що відбувається з міфічним котом у сталевій коробці, має кілька інтерпретацій.

копенгагенський різновид

Є копенгагенська інтерпретація квантової механіки, авторами якої є Нільс Бор та Вернер Гейзенберг. Згідно з нею, кіт залишається і в тому, і в іншому стані незалежно від спостерігача. Адже вирішальний момент відбувається не тоді, коли відкривається скринька, а коли спрацьовує механізм. Тобто умовно тварина вже давно загинула від газу, а скринька все ще замкнена. Іншими словами, у копенгагенській інтерпретації немає жодного «мертвого-живого» стану, тому що воно визначається детектором, що реагує на розпад ядра.

різновид Еверетта

Існує також багатосвітове тлумачення, чи інтерпретація Еверетта. Вона трактує досвід із котом Шредінгера як два окремо існуючих світу, розщеплення на які відбувається в той момент, коли відкривається ящик. В одному всесвіті кіт живий-здоровий, в іншій він не пережив експеримент.

«Квантове самогубство»

Так чи інакше по черзі бідного кота Шредінгера «перемучало» чимало вчених-фізиків. Одні, наприклад, пропонували розглядати ситуацію з котом з погляду самої тварини - адже він краще за всіх фізиків світу знає, мертвий він чи живий. Справді, не посперечаєшся. Цей підхід отримав назву «квантового самогубства» і гіпотетично дозволяє перевірити, яка із зазначених інтерпретацій є вірною.

Кожен може вивести свій різновид

Якщо подивитися на сучасну фізичну науку, то можна з упевненістю сказати, що на сторінках досліджень багатостраждальний котик Шредінгера живіший за всіх живих. Періодично вчені пропонують свої рішення цього відомого парадоксу, а також розвивають концепцію в рамках цікавих розробок.

"друга коробка"

Наприклад, минулого року дослідники з Єльського університету «дали» коту Шредінгера другу коробку для його смертельних хованок. За підсумками цього підходу вчені спробували змоделювати систему, необхідну роботи квантового комп'ютера. Адже, як відомо, одна з головних складнощів у створенні цього виду машини полягає у необхідності коригувати помилки. І, як виявилося, залучення котиків Шредінгера – перспективний спосіб управління надмірною квантовою інформацією.

«мікрокішка»

А буквально кілька тижнів тому міжнародній команді вчених, очолюваній російськими фахівцями в галузі квантової оптики, вдалося «розвести» мікроскопічних кіт-шредінгерів для того, щоб просунутися в пошуках кордону між квантовим і класичним світами. Так кіт Шредінгера допомагає фізикам розвивати квантові технології комунікації та криптографії.

Кіт Шредінгера – зірка поп-культури

Africa Studio / shutterstock.com

Якщо зі своєї злощасної коробки кіт ніяк не може втекти, вибратися за межі наукових концепцій і сторінок досліджень йому вдалося. Та ще й як!

Персонаж загадкового кота з нелегкою долею із завидною постійністю з'являється у творах масової культури. Так, кіт Шредінгера фігурує в книгах Террі Пратчетта, Фредріка Пола, Дугласа Адамса та інших всесвітньо відомих письменників. Звичайно ж, не обійшлося без згадки кота у популярних телепроектах, таких як «Теорія великого вибуху» та «Доктор Хто». Не кажучи про те, що образ кота Шредінгера постійно зустрічається у відеоіграх та текстах пісень. А інтернет-портал ThinkGeek вже заробив цілий стан на продажі футболок, де на одній стороні вміщено напис: «Кіт Шредінгера живий», а на іншій – «Кіт Шредінгера мертвий».

У котів виходить краще

Погодьтеся, можна спостерігати дивовижну річ: найвідоміший науковий кіт - це лише візуалізована модель для перевірки гіпотези. Проте участь у ній хвостатого улюбленця надало експерименту значної частини поетичності та шарму. А може, просто справа в тому, що котики все роблять краще? Цілком можливо.

І пам'ятайте: в результаті експерименту Шредінгера жоден котик не постраждав.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Всі ми чули про знаменитого кота Шредінгера, але чи знаємо ми, що це за кіт такий насправді? Давайте розберемося і спробуємо розповісти про знаменитого кота Шредінгера простими словами.

Кіт Шредінгера – це експеримент, проведений Ервіном Шредінгером, одним із батьків-засновників квантової механіки. Причому це звичайний фізичний експеримент, а уявний.

Треба визнати, що Ервін Шредінгер був людиною з дуже багатою уявою.

Отже, що у нас є як уявна основа для проведення експерименту? Є кіт, вміщений у коробку. У коробці також знаходиться лічильник Гейгера з дуже маленькою кількістю радіоактивної речовини. Кількість речовини така, що ймовірність розпаду та нерозпаду одного атома протягом години – однакова. Якщо атом розпадеться, запуститься спеціальний механізм, який розіб'є колбу із синильною кислотою, і бідний кіт помре. Якщо розпаду не станеться, то кіт продовжить тихенько сидіти собі в коробці і мріяти про сосисках.

У чому суть кота Шредінгера? Навіщо взагалі було вигадувати такий сюрреалістичний досвід?

Згідно з результатами експерименту ми дізнаємося, чи живий кіт чи ні, тільки коли відкриваємо коробку. З погляду квантової механіки кіт одночасно (як атом речовини) перебуває одразу у двох станах – і живий, і мертвий одночасно. Це і є знаменитий феномен кота Шредінгера.

Звичайно, такого бути не може. Ервін Шредінгер поставив цей уявний експеримент, щоб показати недосконалість квантової механіки під час переходу від субатомних систем до макроскопічних.

Наведемо формулювання самого Шредінгера:

Можна побудувати і випадки, у яких досить бурлеску. Нехай який-небудь кіт замкнений у сталевій камері разом з наступною диявольською машиною (яка має бути незалежно від втручання кота): усередині лічильника Гейгера знаходиться крихітна кількість радіоактивної речовини - настільки невелика, що протягом години може розпастися лише один атом, але з такою ж ймовірністю може і не розпастися; якщо ж це станеться, трубка, що зчитує, розряджається і спрацьовує реле, що спускає молот, який розбиває колбочку з синильною кислотою.

Якщо на годину надати всю цю систему самій собі, то можна сказати, що кіт буде живий після цього часу, якщо розпаду атома не відбудеться. Перший розпад атома отруїв би кота. Пси-функція системи в цілому виражатиме це, змішуючи в собі або розмазуючи живого і мертвого кота (вибачте за вираз) в рівних частках. Типовим у випадках є те, що невизначеність, спочатку обмежена атомним світом, перетворюється на макроскопічну невизначеність, яка може бути усунена шляхом прямого спостереження. Це заважає нам наївно прийняти «модель розмиття» як дійсність, що відображає. Саме собою це означає нічого незрозумілого чи суперечливого. Є різниця між нечітким або розфокусованим фото та знімком хмар або туману.

Визначено позитивним моментом в даному експерименті є той факт, що не одна тварина в його ході не постраждала.

Насамкінець, для закріплення матеріалу пропонуємо Вам переглянути відео зі старого доброго серіалу «Теорія Великого Вибуху».

А якщо у Вас раптом залишилися питання або викладач поставив завдання з квантової механіки, звертайтесь до . Разом ми вирішимо всі питання набагато швидше!

До свого сорому хочу зізнатися, що чув цей вислів, але взагалі не знав що воно означає і хоча б по якій темі вживається. Давайте я вам розповім, що вичитав в інтернеті про цього кота…

« кіт Шредінгера» - так називається знаменитий мислений експеримент знаменитого австрійського фізика-теоретика Ервіна Шредінгера, який також є лауреатом Нобелівської премії. За допомогою цього вигаданого досвіду вчений хотів показати неповноту квантової механіки під час переходу від субатомних систем до макроскопічних систем.

Оригінальна стаття Ервіна Шредінгера побачила світ 1935 року. Ось цитата:

Можна побудувати і випадки, у яких досить бурлеску. Нехай який-небудь кіт замкнений у сталевій камері разом з наступною диявольською машиною (яка повинна бути незалежно від втручання кота): усередині лічильника Гейгера знаходиться крихітна кількість радіоактивної речовини, така невелика, що протягом години може розпастися тільки один атом, але з такою ж ймовірністю може і не розпастися; якщо ж це станеться, трубка, що зчитує, розряджається і спрацьовує реле, що спускає молот, який розбиває колбочку з синильною кислотою.

Іншими словами:

Є ящик та кіт. У ящику є механізм, що містить радіоактивне атомне ядро та ємність з отруйним газом. Параметри експерименту підібрано так, що ймовірність розпаду ядра за 1 годину становить 50%. Якщо ядро розпадається, відкривається ємність із газом і кіт гине. Якщо розпаду ядра не відбувається - кіт залишається живий-здоровий.
Закриваємо кота в ящик, чекаємо годину і запитуємо: чи живий кіт чи мертвий?
Квантова ж механіка говорить нам, що атомне ядро (а отже і кіт) знаходиться у всіх можливих станах одночасно (див. квантова суперпозиція). Перш ніж ми відкрили ящик, система «кіт-ядро» перебуває у стані «ядро розпалося, кіт мертвий» з ймовірністю 50% і може «ядро не розпалося, кіт живий» з ймовірністю 50%. Виходить, що кіт, що сидить у ящику, і живий, і мертвий одночасно.
Відповідно до сучасної копенгагенської інтерпретації, кіт-таки живий/мертвий без будь-яких проміжних станів. А вибір стану розпаду ядра відбувається над момент відкриття ящика, а ще коли ядро потрапляє у детектор. Тому що редукція хвильової функції системи "кіт-детектор-ядро" не пов'язана з людиною-спостерігачем ящика, а пов'язана з детектором-спостерігачем ядра.

Відповідно до квантової механіки, якщо над ядром атома не проводиться спостереження, його стан описується змішанням двох станів — ядра, що розпалося, і ядра, що не розпалося, отже, кіт, що сидить в ящику і втілює ядро атома, і живий, і мертвий одночасно. Якщо ж ящик відкрити, то експериментатор може побачити тільки якийсь один конкретний стан - "ядро розпалося, кіт мертвий" або "ядро не розпалося, кіт живий".

Суть людською мовою

Експеримент Шредінгера показав, що, з погляду квантової механіки, кіт одночасно і живий, і мертвий, чого не може бути. Отже, квантова механіка має суттєві вади.

Питання так: коли система перестає існувати як змішання двох станів і вибирає одне конкретне? Мета експерименту — показати, що квантова механіка неповна без деяких правил, які вказують, за яких умов відбувається колапс хвильової функції, і кіт стає мертвим, або залишається живим, але перестає бути змішанням того й іншого. Оскільки ясно, що кіт обов'язково має бути або живим, або мертвим (не існує стану, проміжного між життям і смертю), це буде аналогічно і для атомного ядра. Воно обов'язково має бути або розпався, або нерозпалим (Вікіпедія).

Ще однією найсвіжішою інтерпретацією уявного експерименту Шредінгера є розповідь Шелдона Купера, героя серіалу "Теорія великого вибуху" ("Big Bang Theory"), який він виголосив для менш освіченої сусідки Пенні. Суть оповідання Шелдона у тому, що концепція кота Шредінгера можна застосувати у відносинах для людей. Щоб зрозуміти, що відбувається між чоловіком і жінкою, які стосунки між ними: хороші чи погані, - потрібно просто відкрити ящик. А до цього відносини є водночас і добрими, і поганими.

Нижче наведено відеофрагмент цього діалогу «Теорії великого вибуху» між Шелдоном та Пенією.

Ілюстрація Шредінгера є найкращим прикладом для опису головного парадоксу квантової фізики: згідно з її законами, частки, такі як електрони, фотони і навіть атоми існують у двох станах одночасно («живих» і «мертвих», якщо згадувати багатостраждального кота). Ці стани називаються суперпозиціями.

Американський фізик Арт Хобсон (Art Hobson) з університету Арканзасу (Arkansas State University) запропонував своє рішення цього феномена.

«Вимірювання в квантової фізики базуються на роботі деяких макроскопічних механізмів, таких як лічильник Гейгера, за допомогою яких визначається квантовий стан мікроскопічних систем - атомів, фотонів і електронів. Квантова теорія має на увазі, що якщо ви приєднаєте мікроскопічну систему (частку) до деякого макроскопічного пристрою, що розрізняє два різні стани системи, то прилад (лічильник Гейгера, наприклад) перейде в стан квантової заплутаності і теж виявиться одночасно у двох суперпозиціях. Однак неможливо спостерігати це явище безпосередньо, що робить його неприйнятним», – розповідає фізик.

Хобсон каже, що у парадоксі Шредінгера кіт грає роль макроскопічного приладу, лічильника Гейгера, приєднаного до радіоактивного ядра, визначення стану розпаду чи «нерозпаду» цього ядра. У такому разі живий кіт буде індикатором «нерозпаду», а мертвий кіт — показником розпаду. Але згідно з квантовою теорією, кіт, так само як і ядро, повинен перебувати у двох суперпозиціях життя та смерті.

Натомість, за словами фізика, квантовий стан кота має бути заплутаним із станом атома, що означає, що вони перебувають у «нелокальному зв'язку» один з одним. Тобто, якщо стан одного із заплутаних об'єктів раптово зміниться на протилежне, то стан його пари точно також зміниться, на якій відстані вони не перебували б. При цьому Хобсон посилається на експериментальні підтвердження цієї квантової теорії.

«Найцікавіше теоретично квантової заплутаності — це те, що зміна стану обох частинок відбувається миттєво: жодне світло чи електромагнітний сигнал не встиг би передати інформацію від однієї системи до іншої. Таким чином, можна сказати, що це один об'єкт, розділений на дві частини простором, і неважливо, наскільки велика відстань між ними», — пояснює Хобсон.

Кіт Шредінгера більше не живий і мертвий одночасно. Він мертвий, якщо станеться розпад, і живий, якщо розпад так і не станеться.

Додамо, що схожі варіанти вирішення цього феномена були запропоновані ще трьома групами вчених протягом останніх тридцять років, проте вони були сприйняті всерйоз і залишилися непоміченими у широких наукових колах. Хобсон зазначає, що рішення парадоксів квантової механіки, хоча б теоретичні, абсолютно необхідні її глибинного розуміння.

Шредінгер

А ось зовсім недавно ТЕОРЕТИКИ ПОЯСНИЛИ, ЯК ГРАВІТАЦІЯ ВБИВАЄ КОТА ШРЕДІНГЕРА,але це вже складніше...

Як правило, фізики пояснюють феномен того, що суперпозиція можлива у світі частинок, але неможлива з котами чи іншими макрооб'єктами, перешкодами навколишнього середовища. Коли квантовий об'єкт проходить крізь поле або взаємодіє з випадковими частинками, він відразу приймає лише один стан — начебто його виміряли. Саме так і руйнується суперпозиція, як вважали вчені.

Але навіть якщо якимось чином стало можливим ізолювати макрооб'єкт, що перебуває в стані суперпозиції, від взаємодій з іншими частинками та полями, то він все одно рано чи пізно прийняв би єдиний стан. Принаймні це вірно для процесів, що протікають на поверхні Землі.

«Десь у міжзоряному просторі, можливо, кіт і мав би шанс зберегти квантову когерентність, але на Землі чи поблизу будь-якої планети це вкрай малоймовірно. І причина цього — гравітація», — пояснює провідний автор нового дослідження Ігор Піковський (Igor Pikovski) із Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики.

Піковський та його колеги з Віденського університету стверджують, що гравітація має руйнівний вплив на квантові суперпозиції макрооб'єктів, і тому ми не спостерігаємо подібних явищ у макросвіті. Базова концепція нової гіпотези, до речі, стисло викладена в художньому фільмі «Інтерстеллар».

Ейнштейнівська загальна теорія відносності свідчить, що дуже потужний об'єкт викривлятиме поблизу себе простір-час. Розглядаючи ситуацію на дрібнішому рівні, можна сказати, що для молекули, поміщеної біля поверхні Землі, час йтиме трохи повільніше, ніж для тієї, що знаходиться на орбіті нашої планети.

Через вплив гравітації на простір-час молекула, що потрапила під цей вплив, зазнає відхилення у своєму становищі. А це, своєю чергою, має вплинути і на її внутрішню енергію — коливання частинок у молекулі, що змінюються з часом. Якщо молекулу ввести у стан квантової суперпозиції двох локацій, співвідношення між становищем і внутрішньої енергією незабаром змусило б молекулу «вибрати» лише одну з двох позицій у просторі.

"У більшості випадків явище декогеренції пов'язане із зовнішнім впливом, але в даному випадку внутрішнє коливання частинок взаємодіє з рухом самої молекули", - пояснює Піковський.

Цей ефект поки що ніхто не спостерігав, оскільки інші джерела декогеренції, такі як магнітні поля, теплове випромінювання та вібрації, як правило, набагато сильніші, і спричиняють руйнування квантових систем задовго до того, як це зробить гравітація. Але експериментатори прагнуть перевірити висловлену гіпотезу.

Подібна установка може бути використана для перевірки здатності гравітації руйнувати квантові системи. Для цього необхідно буде порівняти вертикальний і горизонтальний інтерферометри: у першому суперпозиція повинна незабаром зникнути через розтяг часу на різних «висота» шляху, тоді як у другому квантова суперпозиція може і зберегтися.

У 1935 році великий фізик, нобелівський лауреат та основоположник квантової механіки Ервін Шредінгер сформулював свій знаменитий парадокс.

Вчений припустив, що якщо взяти когось кота і помістити його в сталеву непрозору коробку з "пекельною машиною", то через годину він буде живий і мертвий одночасно. Механізм у коробці виглядає наступним чином: усередині лічильника Гейгера знаходиться мікроскопічна кількість радіоактивної речовини, здатної розпастися за годину лише на один атом; при цьому воно з тією самою ймовірністю може і не розпастися. Якщо розпад все ж таки відбудеться, то спрацює важільний механізм і молоток розіб'є посудину з синильною кислотою і кіт загине; якщо розпаду не буде, то посудина залишиться цілою, а кіт — живий і здоровий.

Якби йшлося не про кота і коробку, а про світ субатомних частинок, то вчені б сказали, що кіт і живий і мертвий одночасно, проте в макросвіті такий висновок некоректний. То чому ж ми оперуємо такими поняттями, коли йдеться про дрібніші частинки матерії?

Ілюстрація Шредінгера є найкращим прикладом для опису головного парадоксу квантової фізики: згідно з її законами, частки, такі як електрони, фотони і навіть атоми існують у двох станах одночасно ("живих" і "мертвих", якщо згадувати багатостраждального кота). Ці стани називаються суперпозиціями.

" Вимірювання в квантової фізики базуються на роботі деяких макроскопічних пристроїв, таких як лічильник Гейгера, за допомогою яких визначається квантовий стан мікроскопічних систем - атомів, фотонів і електронів. що розрізняє два різні стани системи, то прилад (лічильник Гейгера, наприклад) перейде в стан квантової заплутаності і теж виявиться одночасно у двох суперпозиціях. Однак неможливо спостерігати це явище безпосередньо, що робить його неприйнятним", - розповідає фізик.

Хобсон каже, що у парадоксі Шредінгера кіт грає роль макроскопічного приладу, лічильника Гейгера, приєднаного до радіоактивного ядра, визначення стану розпаду чи " нерозпаду " цього ядра. У такому разі живий кіт буде індикатором "нерозпаду", а мертвий кіт - показником розпаду. Але згідно з квантовою теорією, кіт, так само як і ядро, повинен перебувати у двох суперпозиціях життя та смерті.

Натомість, за словами фізика, квантовий стан кота має бути заплутаним зі станом атома, що означає, що вони перебувають у "нелокальному зв'язку" один з одним. Тобто, якщо стан одного із заплутаних об'єктів раптово зміниться на протилежне, то стан його пари точно також зміниться, на якій відстані вони не перебували б. При цьому Хобсон посилається на цю квантову теорію.

Найцікавіше в теорії квантової заплутаності - це те, що зміна стану обох частинок відбувається миттєво: ніяке світло або електромагнітний сигнал не встиг би передати інформацію від однієї системи до іншої. Таким чином, можна сказати, що це один об'єкт, розділений на дві частини простором, і неважливо, наскільки велика відстань між ними", - пояснює Хобсон.

Додамо, що схожі варіанти вирішення цього феномена були запропоновані ще трьома групами вчених протягом останніх тридцять років, проте вони були сприйняті всерйоз і залишилися непоміченими у широких наукових колах. Хобсон зазначає , що рішення парадоксів квантової механіки, хоча б теоретичні, необхідні для її глибинного розуміння.