Мисловният експеримент, известен като котката на Шрьодингер, е едно от най-известните и неразбрани понятия в квантовата механика. Размишлявайки надълбоко за това, изследователите стигнаха до грандиозно разбиране за физическата реалност.
Кой излезе с котката на Шрьодингер?
Австрийският физик Ервин Шрьодингер, който спомогна за установяването на дисциплината на квантовата механика, замисли за пръв път своята котешка главоблъсканица през 1935 г. като коментар по проблемите, първоначално поставени от светилото Алберт Айнщайн, според статия в списание Quanta.
Докато развиват своето ново разбиране за субатомната сфера, повечето от колегите на Айнщайн и Шрьодингер са разбрали, че квантовите образувания проявяват изключително странно поведение. Датският физик Нилс Бор подкрепя разбирането, че частици като електрони нямат добре дефинирани свойства, докато не бъдат измерени. Преди това частиците са съществували в това, което е известно като суперпозиция на състояния, с например 50% шанс да бъдат ориентирани "нагоре" и 50% шанс да бъдат ориентирани "надолу".
Айнщайн, по-специално, не харесваше това нерешително обяснение. Той искаше да знае как точно вселената знае, че някой измерва нещо. Шрьодингер подчерта този абсурд с прословутата си концептуална котка.
Да предположим, че човек изгражда странна измишльотина, Шрьодингер пише в хартия от 1935 г., наречена „Настоящото положение в квантовата механика“. Апаратът се състои от кутия със запечатан флакон с цианид, над който е окачен чук, прикрепен към брояч на Гайгер, насочен към малка бучка меко радиоактивен уран. Вътре в кутията има и коте (и не забравяйте, че това е мислен експеримент, който всъщност никога не е проведен).
Кутията се запечатва и експериментът се оставя да се изпълни за определен период от време, може би един час. В този час уранът, чиито частици се подчиняват на законите на квантовата механика, има някакъв шанс да излъчи радиация, която след това ще бъде взета от брояча на Гейгер, който от своя страна ще освободи чука и ще разбие флакона, убивайки котката чрез отравяне с цианид.
Според хора като Бор, докато кутията се отвори и състоянието на котката не бъде „измерено“, тя ще остане в суперпозиция както на живи, така и на починали. Хора като Айнщайн и Шрьодингер се изказаха пред такава възможност, която не съответства на всичко, което ни казва обичайният опит - котките са или живи, или мъртви, а не и двете едновременно.
„на уантовата физика липсваше важен компонент, история за това как тя се облицова с нещата в света“, пише научният журналист Адам Бекер в книгата си „Какво е реално?“ (Основни книги, 2018). "Как феноменален брой атоми, управляван от квантовата физика, поражда света, който виждаме около нас?"
Реална ли е котката на Шрьодингер?
Котката на Шрьодингер пресече сърцето на онова, което е странно в тълкуването на реалността на Бор: липсата на ясна разделителна линия между квантовата и ежедневната сфера. Докато повечето хора смятат, че тя дава пример в подкрепа на частици, лишени от ясно определени свойства, докато не бъдат измерени, първоначалното намерение на Шрьодингер беше точно обратното - да покаже, че подобна идея е безсмислена. И все пак в продължение на много десетилетия физиците пренебрегват до голяма степен този проблем, преминавайки към други кариери.
Но от 70-те години на миналия век изследователите успяха да покажат, че квантовите частици могат да бъдат създадени в състояния, които винаги си съответстват една на друга - така че ако една покаже ориентация „нагоре“, другата ще бъде „надолу“ - явление, което Шрьодингер нарече заплитане , Подобна работа е използвана за подкрепа на нововъзникващото поле на квантовите изчисления, което обещава да произведе изчислителни машини, които са далеч по-бързи от съвременните технологии.
През 2010 г. физиците също успяват да създадат реална версия на котката на Шрьодингер, макар и по начин, който не включва фелицид (известен още като убийство на котето). Университетът на Калифорния, Санта Барбара, учените изградиха резонатор, в основата си на малка тунинг вилица, размерът на пиксела на екрана на компютъра. Те го поставят в суперпозиция, в която той едновременно се колебае и не колебае, показвайки, че сравнително големи обекти могат да заемат причудливи квантови състояния.
По-новите експерименти поставят групи до 2000 атома на две различни места едновременно, като допълнително размиват разделителната линия между микроскопичната и макроскопичната. През 2019 г. изследователи от университета в Глазгоу дори успяха да направят снимка на заплетени фотони с помощта на специална камера, която щракаше снимка всеки път, когато се появи фотон със заплетения си партньор.
Докато физиците и философите все още не са съгласни как да мислят за квантовия свят, прозренията на Шрьодингер са довели до много плодотворни изследвания и вероятно ще продължат да го правят в обозримо бъдеще.
