Кот Шредингера – это название эксперимента, которого никто и никогда не проводил, поэтому это не просто “эксперимент”, а “мысленный эксперимент”. Такого рода “эксперименты” весьма популярны в физике. Их необходимость обусловлена невозможностью проведения реального эксперимента и необходимостью оценки правдоподобности какого-либо предположения. Можно утверждать, что Эрвин Шрёдингер, австрийский физик-теоретик, один из непосредственных участников создания квантовой механики, нобелевский лауреат, друг СССР и т.д. – не уморил ни одного котика :-)
Эрвин Шрёдингер обожал кошек, считал их самыми прекрасными животными на Земле и был уверен, что все люди испытывают к ним те же чувства. Именно поэтому выбор Эрвина пал на кошку, а не на собаку и не на традиционную мышь. Шрёдингер, как бы всем своим людям говорит: “Внимание! Котик!” Ну сами посудите, как звучит – “Собака Шредингера” или “Мышь Шредингера”.
Чего это я так пустословлю на такую серьезную тему? Хочется донести до всех то, что понял сам, прочитав великолепную книгу “В поисках кота Шредингера (живого и мертвого)” Джона Гриббина. Книга настолько популярна, что в момент моего написания данного отзыва, в российских книжных интернет-магазинах представлена тремя разными издательствами. Джон Гриббин – большой молодец! В небольшом объеме (340 страниц) уместил всю историю квантовой теории – от момента зарождения и до 1984 года. Тем, кто хочет свеженьких новостей с квантовых полей, книга может показаться устаревшей. Это обманчивое мнение. В зарождающейся квантовой теории еще как-то можно разобраться, поэтому предварительно неофитам рекомендую почесть “В поисках кота Шредингера (живого и мертвого)” Джона Гриббина. Сам я ее читал два раза.
Продолжаю рассказывать про Кота Шредингера для домохозяек. Домохозяйки! Нисколько не обижайтесь! Слово это введено единственно для Яндекса и Гугла. Заверяю вас – я очень положительно отношусь к данному статусу.
Все вы знаете, что все состоит из атомов. Это такие маленькие, совсем не различимые ни глазом, ни в микроскоп, штуки. Наверняка знаете, что атомы бывают разные. Есть атомы золота и есть атомы кислорода. Кислородом мы дышим, а золотом любуемся. Так вот, все эти разные атомы проявляют разные свойства. Некоторые со временем распадаются на куски. Золото бывает очень разное и оно то же подвержено распаду. Не беспокойтесь, в ювелирных изделиях у вас стабильный изотоп золота. Но есть варианты атомов золота, которые распадаются за считанные секунды. Держишь такое золото в руках… РАЗ! И уж не золото оно, а железка обыкновенная.
Пошутили и дальше пошли… Про уран. Бомбы и атомные станции. Лежит на столе килограмм урана и распадается. Через 100.000 лет на столе будет лежать половина первоначального урана. Половина станет торием и Гелием. На самом деле торий тоже будет распадаться, но это другая история. Важно, что урана будет половина. Далее следите внимательно!!!
Еще через 100.000 лет от половины уцелевшего килограмма урана останется половина.
Еще через 100.000 лет от половины половины уцелевшей половины килограмма урана останется половина.
Понимаете? Каждые 100.000 лет половина пропадает. Наверное, правильно сказать видоизменяется… но пропадает как уран – тоже верно. Половина вещества под названием уран становится другим веществом – не ураном.
Мысленно доходим до последних молекул урана: 10 – 5 – 2 (или3) – 1.
Одна! Осталась одна! Что будем делать? Я здесь картиночку размещу, чтобы у вас было время попытаться самостоятельно ответить на вопрос. Чтобы не было эффекта навязывания с моей стороны для тех “кто первый раз”.
Нормальный человек как ответит на вопрос: “Что будет с последним атомом урана через 100.000 лет?” Наверное, так: “Он распадется или не распадется. Еще через 100.000 лет точно распадется. Ну или еще через 100.000 лет наверняка и т.д.” А что говорят нам физики?
Последний атом урана будет через 100.000 лет в состоянии полураспада. Такого быть не может! Но именно в таком состоянии он будет прибывать! Представить это невозможно!
Слово “полураспад”, что означает? Подключаем Витгенштейна. Получается языковая игра. “Полураспад” – это не распад на половинки!!! И, “полураспад”, если в случае килограмма урана - это распад на половинки – часть (половина) становится торием, а часть (другая половина) остается ураном.
За что люблю квантовую физику? Покупаешь книгу за 300 рублей, а эффект от прочтения, как от… многого количества вина. И на утро не проходит, и держится несколько дней. Рекомендую! В частности, рекомендую книгу “В поисках кота Шредингера (живого и мертвого)” Джона Гриббина.
Если у вас есть своя версия развития событий распада одного атома урана, то обязательно напишите в форме для комментариев. Особенно интересует мнение самых нормальных людей – мнение домохозяек :-)
Что физики придумали? Им же нужно было как-то объяснить сей мысленный эксперимент. Этот эксперимент мысленный, так как не было 100.000 лет для ожидания, что произойдет с атомом урана. Есть конечно вещества с гораздо более меньшим периодом полураспада. Например, у атома фтора – 110 минут. И вполне можно узнать, что произойдет. А самое интересное, что последний атом фтора распадется. Через сколько? Не знаю! Наверное, каждый отдельно взятый по-разному будет заканчивать существование. Один через 10 мин, а другой через 1 год. Всякое может быть. Не в этом суть! Физики так рисуют картину происходящего.
Последний атом будет находится в квантовом состоянии. Что-то прояснилось? Все атомы килограмма урана находились в квантовом состоянии. То есть, у них была вероятность распасться и не распадаться. Обыкновенно в нашем мире половина через определенный срок распадается. И что важно:
Сказать, какие это будут атомы в том килограмме невозможно. Случайный выбор! Случайный, но половина. Про половину – закон. А про какую конкретно половину – случайность.
Витгенштейн улыбается :-) Ведь все хорошо пока это – 1 килограмм. И все плохо, когда это – 1 атом. Хокинг так ненавидел кота Шредингера, что, по его словам, готов был его пристрелить. А у нас котик еще не появился. Выпускаю кота!
Шредингер также ненавидел ситуацию с последним атомом, как и Хокинг. Чтобы убедить себя и весь мир в том, что все это невозможно, Эрвин придумал эксперимент. Напомню, эксперимент был мысленный. Эйнштейну, кстати сказать, эксперимент Шредингера очень понравился, так как он так же страдал от зуда, вызываемого ситуацией то ли распавшегося, то ли не распавшегося.
Котик заходит в помещение. В помещение есть 1 атом и детектор, который узнает, распался атом или нет. Если атом распался, то детектор подаст сигнал на моторчик, который раздавит ампулу с ядом и котик погибнет. Помещение закрывается на ключ.
Ждем. Предположим распадается/не распадается атом фтора. Значит ждем 110 мин.
Прошло 110 мин. Не открываем! Не смотрим на кота! Отвечаем на вопрос: кот Шредингера жив или мертв?
Обычный человек: Не знаю или жив, или мертв. Нужно открыть и посмотреть.
Квантовый физик: Пока не откроем и не посмотрим - кот и жив, и мертв одновременно.
Вот эта вся суть мысленного эксперимента “кот Шредингера”
Здравый рассудок: или жив, или мертв
Квантовый физик: и жив и мертв одновременно
Дочитали, до этих строк? Вы большой молодец! Можно выдохнуть. Пройтись по квартире, обрушивая скверные слова на “глупых” квантовых физиков. НО! при этом вы должны помнить, что если кот Шредингера “и жив и мертв одновременно”, то возможно, как правильно заметил Джон Гриббин создание:
- Генная инженерия – новые лекарства, клонирование, повышение урожайности…
- Компьютерные технологии – автоматизация, развлечения, роботы…
- Атомная энергия – электростанции, бомбы…
- Лазеры – голография, микрохирургия, коммуникации…
Все это и многое другое создано физиками считающими, что кот Шредингера “и жив и мертв одновременно”.
Идем далее. Будет еще интереснее. Нужно понимать, что у квантовых физиков кот в таком состоянии находится до тех пор, пока кто-нибудь не откроет дверь и не посмотрит, что стало с котом. Бац!
Редукция! Схлопывание! Ты посмотрел на кота, и всякая неопределенность пропала. Теперь кот Шредингера или жив, или мертв. Не одновременно, а или-или. Если атом распался – кот мертв. Если атом не распался – кот жив. НО!!! До того момента пока ты не посмотрел на ситуацию в комнате – кот Шредингера “и жив и мертв одновременно”.
Наблюдатель. Это тот, кто заходит и смотрит на то что произошло. Это Наблюдатель. Своим наблюдением этот персонаж выполняет редукцию – выбор из пакета неопределенных состояний одного. Какого? Как выбрать состояние, в котором у тебя в кармане миллион? Чуете, куда веду? Интересно? Тогда вам к Зеланду. Там все уже разработано – как редуцировать варианты твоей судьбы так, чтобы разбогатеть.
Кто может быть Наблюдателем? Это большой вопрос, породивший кучу спекуляций наподобие зеландской. Сам кот может? Почему – нет? Недостоин? Для чего вообще тогда нужен кот?
Кот Шредингера – это некая связка между квантовым миром и миром человеческим. Именно человеческим миром. Миром нашего понимания Вселенной. Шредингер как бы говорит нам – смотрите, таких чудес в нашем мире не наблюдается, а значит, что-то не так с нашим описанием состояния единичного атома в период его полураспада. Напомню, что Эрвин Шрёдингер именно для этого и придумал этот мысленный эксперимент – доказать, что созданная квантовыми физиками картина мира атомов ошибочна. Шрёдингер сам входил число этих физиков. Исследовали, исследовали физики мир атомов и создали всякие формулы для его описания. А потом из этих формул вышло, что Бог играет в кости. Эйнштейн так и возопил: “Нет! Бог не играет в кости”. Относительно нашего кота: Бог, в то время пока Наблюдатель не начал наблюдать, “подвешивает” состояние кота в неопределенности – играет в кости. Эйнштейн говорил, что должен быть конкретный результат в каждый момент времени – кот или жив, или мертв.
Не знаю, почему “Кот Шредингера” до сих пор обсуждается. Ведь эксперимент неправильный. Кот сам редуцирует волновое состояние единичного атома. Если нравится иначе, читайте “Мерцающие” Теда Косматки. В этом научно-фантастическом романе рассматривается вопрос интерференции на двух щелях. Такой эксперимент придумал Фейман и описал его в третьем томе “Фейнмановских лекций”. Кот Шредингера – придуман в 1935 году. Опыт по интерференции на двух щелях – в начале 60-х 20 века. Пояснения, данные Фейманом к своему опыту, полностью низвергают опыт Шредингера. Не только кот может редуцировать волновую функцию, но и сам детектор, регистрирующий распад. Это собственно все, и Кот Шредингера должен отправиться на помойку :-) Но Шредингер был хитер! Мышь бы отправилась на помойку, но не котик-красавчик :-) Но Джон Гриббин идет дальше и с полной серьезностью ставит вопрос, кто может быть Наблюдателем. Кто, кроме человека? И это в 1984 году (год издания книги). У Косматки хоть раздел – научная фантастика, а ведь у Гриббин – научпоп. Имел и он повод для этого?
Вот и получается, что эксперимент Эрвина настолько красив, что кота мусолят до сих пор. Но не только в этом дело. Как я уже писал, многим нужен Кот Шредингера для создания своих учений о том, как стать успешным. Про Зеланда уже говорил, а на мычитаем.рф сейчас еще есть отзыв на Живорада Славинского – это о том же. И таких много! “В чем дело!?” – скажите вы. А вот в чем:
Запрем в комнате кота и не будем его кормить. Ужас! Ладно. Мышь умирает без еды и воды приблизительно через 3 дня. Ну вот и заглянем к ней через 3 дня. До того, как мы заглянули к мыши, она жива или мертва. Как ответите? Нет атомов с их полураспадами, нет детекторов. Все примитивно. Что скажите о состоянии мыши?
Почему нельзя сказать, что мышь и жива, и мертва одновременно? Или можно? “Да открой ты дверь и посмотри!” – скажут самые нетерпеливые. Мы знаем, что мышь там или-или. Мы лотерейный билетик покупаем и знаем, что там или-или.
Вот здесь разница! С атомом не известно, а с лотерейкой известно. Нам неизвестно, мы выиграли или нет, но ответ есть, и он однозначный. В случае с атомом – никому ничего не известно. Атом принимает определенное состояние, когда он с чем-то взаимодействует. Бесит меня понятие – Наблюдатель. Введение этого слова – ошибка! Детектор – Наблюдатель. Другая частица, взаимодействующая с нас интересующей – Наблюдатель. Все что угодно – Наблюдатель.
Объявляю новый мысленный эксперимент. Представим себе место, где ничего нет. Совсем ничего. Поместим туда элементарную частицу. Наблюдателей нет. Частица есть? Только в этом случае можно говорить на темы многочисленных мысленных экспериментов, придуманных в 20 веке.
В реальном мире каждую частицу, кто-то постоянно редуцирует. Нет? Думаете, что есть место, где она может существовать одна и совершенно никем не редуцированная. Звучит, как никто ее никогда не любил :-) А как же квантовая запутанность? О том, что это я читал в книге “Нелокальность” Джорджа Массера – рекомендую! Да и в книге “В поисках кота Шредингера” Джона Гриббина есть достаточно информации, чтобы понять суть квантовой запутанности. С учетом того, что вся материя Вселенной раньше находилась в одном месте… Мы плавно подошли к понятию параллельных миров…
Надо как-то завершить свою рецензию на замечательную книгу Джона Гриббина “В поисках кота Шредингера (живого и мертвого)”. Я вполне допускаю, (а, наверное, так и есть) что я чего-то не понимаю. Только вот одно! И я уже писал об этом в рецензии к “Мерцающим” Теда Косматки – почему ученые пытаются провести опыт с двумя щелями? Неоднократно. Сами себе не верят?
Почему Джон Гриббин, рассказывая о квантовой запутанности, приводит “факт” о том, что 21 апреля 2004 года, физики из Венского университета, используя принцип суперпозиции создали невзламываемый код и помогли банку и мэру города. Физики осуществили перевод средств из банка на счета городских властей? Это доказательство чего? И при этом в “Нелокальности” Джорджа Массера уже на первых страницах рассказывается об опыте его друга Энрике Гальвеза по квантовой запутанности. Энрике вроде доказал существование квантовой запутанности. Вроде! А зачем? Если в 2004 году банки успешно пользуются квантовыми эффектами, то зачем в 2015 году (2015 год издания “Нелокальности”) доказывать их существование???
Отвечу словами Артура Эддингтона, английского астрофизика. То, что мы видим в качестве результата опыта, основано на наших ожиданиях. Резерфорд ожидал открыть ядро… Дирак ожидал позитрон… Нахватает нейтрино, чтобы наша математика работала. Пожалуйста! Нам нужен бозон Хиггса! Он на подходе!
У человека так мозг устроен. Человек пытается видеть в квантовом мире наш мир. Еле развидели планетарную систему строения атома!
Как объяснить мультиплеты (двойные линии) в спектроскопии. В начале 1920-х годов Вольфганг Паули требуют четвертое квантовое число для описания жизни электрона. В модели Бора уже есть три. Но у Паули то же все хорошо – ведь его комбинация их четырех чисел позволяет объяснить существование двойных спектральных линий. Так появляется спин. Спин не был придуман для объяснения мулиплетов спектральных линий, но силу ему дали именно они. Но электрон не вращается вокруг себя! Хоть слово “спин” означает вращение. Нет! Электрон не вращается вокруг себя! Сколько раз физики написали это в своих книжках? НО! зачем тогда такое слово? Да потому, что иначе невозможно себе представить еще одну степень свободы электрона! Все упирается в человеческий мозг.
У частиц есть ароматы? Есть! Ну вы поняли…
И все же я что-то недопонимаю! Перечеркнуть все написанное выше я могу всего лишь пониманием того, кто они (физики) и, кто я… Ну не умнее же я “застрявшего” в своих мыслях Джон Уильер. Его рисунок есть и в этой книге…
