Может ли кошка быть одновременно и живой, и мертвой? Ведь ничто и никто не может существовать в двух состояниях одновременно!
Квантовая механика довольно странная штука. Ричард Фейнман, физик и нобелевский лауреат, однажды написал: «Думаю, я могу с уверенностью сказать, что никто не понимает квантовую механику». Квантовая механика не может быть понята человеком с использованием нашего повседневного опыта.
Это такая область науки, в которой электроны ведут себя как частицы. Или волны. Или и то и другое одновременно.
Суперпозиция
Одним из самых странных аспектов квантовой механики является принцип суперпозиции. Это ситуация, когда что-то может находиться в двух разных состояниях одновременно. И его истинное состояние не известно до тех пор, пока не будет произведено наблюдение.
Другое объяснение этого странного явления состоит в том, что на самом деле оба состояния сохраняются. Но не в одной и той же Вселенной. И все больше и больше физиков придерживаются этого альтернативного подхода.
Классическое объяснение принципа суперпозиции известно как Копенгагенская интерпретация. В нем неизвестное условие разрешается только тогда, когда оно наблюдается. Альтернативой этой гипотезе является теория многих миров. В ней высказывается мысль о том, что существует множество, возможно, бесконечное число Вселенных. И что все, что может произойти, действительно где-то происходит.
Кот Шредингера, который умирает (нет)
Всю эту странную систему можно объяснить с помощью знаменитого мысленного эксперимента Эрвина Шредингера. В 1935 году он размышлял кошке, закрытой в стальной коробке. В коробке с кошкой находится небольшое количество радиоизотопа, который может или не может распасться. Существует 50% вероятность того, что это действительно произойдет. Если изотоп распадается, то запустится специальный механизм, который выпустит яд. Который убьет кошку. Почему в коробке находилась кошка – история умалчивает. Ведь куда более удобным объектом мог бы стать, например, хомяк. Он меньше по размерам. А значит и коробка нужна поменьше. Да и яду покупать много не надо. Но кошка так кошка.
Цель эксперимента Шредингера состояла в том, чтобы показать абсурдность теории о том, что квантовая система, такая как атом (в данном случае изотоп), может существовать одновременно в нескольких состояниях. Ведь если эта квантовая система действительно находилась в обоих состояниях одновременно, то также должно быть верно, что механизм, который контролировал яд, должен быть как запущен, так и не запущен. Таким образом, яд выпущен, а также не выпущен одновременно. В результате чего кошка является и мертвой и живой одновременно. Ну явный же бред, считал ученый.
Копенгаген или многие миры
Копенгагенская интерпретация гласит, что изотоп находится в суперпозиции обоих состояний. Он распался и не распался одновременно. И все остальные объекты в эксперименте, включая кошку, также находится в суперпозиции. Только когда имеет место наблюдение, суперпозиция разрешается в одно или другое состояние.
Таким образом мы действительно имеем нелогичную ситуацию. Получается что пока коробка не открыта, кошка и мертва и жива. Только когда коробка открыта, судьба кошки становится фиксированной. (Хотя следует отметить, что Нильс Бор имел иное мнение об этом. Первоначальное обнаружение распада изотопа он рассматривал как наблюдение. Поэтому реальное физическое состояние кошки будет определено именно в этот момент. А не тот, когда коробка была открыта.)
По словам некоторых современных физиков более простым решением парадокса кота Шредингера является теория существования многих миров. Она говорит о том, что в любой момент, когда могут появиться два возможных варианта, они оба и реализуются.
Не требуется одновременного существования двух состояний. Один результат происходит в одной Вселенной. В это время другая Вселенная как бы отделяется от первой. И второй вариант реализуется именно там. Нет никаких одновременно живых и мертвых кошек. В одной Вселенной есть живой Барсик. Который, к сожалению, умер в другой. И когда Вы откроете ящик, Вы поймете, в какой из этих Вселенных вы находитесь.
Это тоже, конечно, нелогично. Мы рассматриваем историю как единый поток событий, ведущих к сегодняшнему дню. Но теория многих миров говорит нам, что каждый квантовый результат реализуется в своем собственном мире. И что эти новые миры разветвляются в точках, где могут возникать разные результаты.
Таким образом, возможно, реальность – это не линейный путь. Это вечно разветвляющийся набор параллельных реальностей. И наше собственное сознание только фиксирует дорогу, по которой мы идем.