Каждый человек, пользующийся интернетом, встречал загадочное словосочетание «кот Шрёдингера». Данный термин является названием известного мысленного эксперимента, предложенного австрийским физиком Эрвином Шрёдингером. Этот ученый известен тем, что является одним из создателей такого важного раздела физики как квантовая механика. Давайте поговорим о том, что такое кот Шредингера простыми словами, и узнаем, в чем суть эксперимента.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Биографические данные

Теория Шредингера сейчас известна не только студентам физико-математических факультетов. Она будет интересна всякому, кто испытывает интерес к популярной науке. Эта теория была создана известным физиком Э. Шредингером, который вошел в историю как один из создателей квантовой механики. Ученый родился 12 августа 1887 года в семье владельца фабрики по изготовлению клеенки. Будущий ученый, прославившийся на весь мир своей загадкой, увлекался в детстве ботаникой и рисованием. Первым его наставником был отец. В 1906 году Шредингер начал учебу в Венском университете, во время которой и начал восхищаться физикой. Когда настала Первая мировая война, ученый пошел на службу артиллеристом. В свободное время занимался изучением теорий Альберта Эйнштейна.

К началу 1927 года в науке сложилась драматическая ситуация. Э. Шредингер считал, что основанием теории о квантовых процессах должна служить идея о непрерывности волн. Гейзенберг, напротив, считал, что фундаментом для этой области знаний должна быть концепция о дискретности волн, а также идея о квантовых скачках. Нильс Бор не принимал ни одной из позиций.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Детство и юность

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шрёдингер родился 12 августа 1887 года в семье солидного венского фабриканта Рудольфа Шрёдингера и дочери профессора-химика Георгины Эмилии Бренды Бауэр. Родители исповедовали разные религиозные взгляды, но одинаково интересовались образованием и наукой.

Отец, владевший предприятием по производству полиэтиленовых материалов, был ученым-любителем, который окончил высшую школу техники и председательствовал в ботанико-зоологическом обществе австро-венгерской столицы. Мать, предки которой жили в Британии, владела английским языком и получила воспитание, позволявшее участвовать в беседах с выпускниками крупнейших европейских вузов.

Это способствовало разностороннему развитию единственного сына, который с ранних лет увлекался чтением и изучал общеобразовательные предметы под руководством лучших гувернеров. Когда мальчику исполнилось 11 лет, он без труда поступил в старейшую Академическую гимназию и стал лучшим учеником класса по гуманитарным дисциплинам, включавшим изучение иностранных языков.

Эстетические взгляды Эрвина сформировались под влиянием театра, где регулярно шли постановки драматурга Франца Грильпарцера и других австрийских и зарубежных авторов. Вскоре предпочтения будущего ученого изменились, и, окончив школу, он решил изучать точные науки на физико-математических курсах Венского университета. Именно этот период стал ключевым в ранней биографии Шрёдингера, попавшего под влияние одного из членов знаменитой семьи Экснеров и познакомившегося с работами теоретика Фридриха Хазенёрля.

Овладев основами классической физики и теорией математических моделей явлений, Эрвин занялся экспериментами, впоследствии представленными в выпускной диссертации. Проект, посвященный изучению воздействия влажности на свойства электроизоляционных материалов, позволил молодому человеку успешно окончить обучение и в 1910 году получить докторскую степень по философии.

Философия

В 1950-1960-х годах общественность познакомилась с философскими взглядами Шрёдингера, представленными в работах «Наука и гуманизм», «Природа и греки» и «Разум и материя». Отдавая дань уважения античным мыслителям, Эрвин пытался освободить разум от предвзятого отношения к исследуемым объектам и познать истинную суть поведения природы.

Историки утверждают, что австриец был идеалистом, но на самом деле в воззрениях на человеческое общество, науку и религию он придерживался объективного метода изучения, почерпнутого из индийских и восточных традиций. То же было и с вопросами науки, этики и единства, являвшимися центральной темой произведений по философии.

Личная жизнь

Эрвин Шрёдингер, воспитывавшийся в культурной семье с крепкими моральными и нравственными устоями, в личной жизни не был образцовым семьянином.

Несмотря на долголетний брак с женщиной по имени Аннемари Бретель, австрийский ученый имел множество любовниц и являлся отцом нескольких внебрачных детей. Интересен тот факт, что избранницами Эрвина становились жены друзей и коллег по работе, закрывавших глаза на многочисленные измены и свободные семейные отношения.

Верхом аморальности биографы считали связь с двумя девочками-подростками в 1925-1930 годах.

Аннемари в долгу не оставалась и тоже имела романы с мужчинами из академической среды. Более того, в течение 2 лет она делила кров с супругой австрийского ученого Артура Марха, родившей Шрёдингеру дочь, нареченную Рут Георгиной.

Впрочем, равнодушие законной супруги не продолжалось вечно, и в начале 1940-х годов она начала страдать от приступов депрессии, приводивших к регулярному пребыванию под наблюдением врачей.

Достижения в науке

За создание концепции волновой механики в 1933 году Шредингер получил Нобелевскую премию. Однако, воспитанный в традициях классической физики, ученый не мог мыслить иными категориями и не считал квантовую механику полноценной отраслью знания. Его не могло удовлетворить двойственное поведение частиц, и он пытался свести его исключительно к волновому. В своей дискуссии с Н. Бором Шредингер выразился так: «Если мы планируем сохранить в науке эти квантовые скачки, тогда я вообще жалею, что связал свою жизнь с атомной физикой».

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Титулы, награды и премии

Нобелевская премия по физике (1933)

Дальнейшие работы исследователя

При этом Шредингер был не только одним из создателей современной квантовой механики. Именно он был тем ученым, который ввел в научный обиход термин «объектность описания». Это возможность научных теорий описывать реальность без участия наблюдателя. Его дальнейшие исследования были посвящены теории относительности, термодинамическим процессам, нелинейной электродинамике Борна. Также ученым было сделано несколько попыток создать единую теорию поля. Кроме того, Э. Шредингер владел шестью языками.

Смерть

В глубине души Шрёдингер, признанный современниками одним из самых выдающихся физиков начала XX века, страдал от вечных скитаний и разлуки с родиной. Его здоровье было подорвано туберкулезом, обнаруженным в Цюрихе в 1921-1922 годах.

Несмотря на регулярное лечение в санаториях под присмотром лучших европейских врачей, болезнь прогрессировала и в итоге стала причиной смерти, настигшей физика в венском госпитале 4 января 1961 года.

Научный мир скорбел о кончине знаменитого коллеги, а последователи его учений регулярно посещали могилу, расположенную в тирольском селении Альпбах.

Самая знаменитая загадка

Теория Шредингера, в которой фигурирует тот самый кот, выросла из критики ученого квантовой теории. Один из ее основных постулатов гласит, что пока за системой не производится наблюдение, она находится в состоянии суперпозиции. А именно, в двух и более состояниях, которые исключают существование друг друга. Состояние суперпозиции в науке имеет следующее определение: это способность кванта, которым может быть также электрон, фотон, или, например, ядро атома, находиться одновременно в двух состояниях или даже в двух точках пространства в тот момент, когда никто за ним не наблюдает.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Объекты в разных мирах

Простому человеку очень сложно понять такое определение. Ведь каждый объект материального мира может быть либо в одной точке пространства, либо в другой. Проиллюстрировать этот феномен можно следующим образом. Наблюдатель берет две коробки, и кладет в одну из них шарик для тенниса. Будет ясно, что в одной коробке он находится, а в другой – нет. Но если в одну из емкостей положить электрон, то верным будет следующее утверждение: эта частица находится одновременно в двух коробках, каким бы парадоксальным это ни казалось. Точно так же электрон в атоме не находится в строго определенной точке в тот или иной момент времени. Он вращается вокруг ядра, располагаясь на всех точках орбиты одновременно. В науке этот феномен называется «электронным облаком».

Что хотел доказать ученый?

Таким образом, поведение маленьких и больших объектов реализуется по совершенно разным правилам. В квантовом мире существуют одни законы, а в макромире – абсолютно другие. Однако нет такой концепции, которая объясняла бы переход от мира материальных предметов, привычных для людей, к микромиру. Теория Шредингера и была создана, для того чтобы продемонстрировать недостаточность исследований в области физики. Ученый хотел показать, что есть наука, целью которой является описание небольших объектов, и есть область знаний, изучающая обычные предметы. Во многом благодаря работам ученого и произошло разделение физики на две области: квантовую и классическую.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Суть теории Шредингера

На сегодняшний день известно, что описать законами классической физики можно только поведение макроскопических объектов, а те, которые не видны невооруженным глазом, совсем им не поддаются. Теорию ученого можно применять лишь к тем объектам, размеры которых сопоставимы с размерами молекул, атомов и даже таких элементарных частиц, как электроны, протоны и прочие.

Он предположил, что мелкие частицы обладают сразу двумя свойствами: материи (масса, протяженность, скорость) и волны (амплитуда, частота и прочими). Изначально было сложно вообразить, почему так происходит. Поэтому пришлось отбросить все учения классической механики Ньютона. Шредингер считал, что с помощью математики неразделимую взаимосвязь можно объяснить, записав специальное уравнение. С точки зрения математики ученый оказался прав, но его объяснение взаимосвязи как физика оказалось неверным. Такие физики, как Гейзенберг, Бор, Эйнштейн и Зоммерфельд опровергли его мнение. Здесь и берет свое начало известная загадка про кота.

Восприятие микромира

Частицы, входящие в состав атома и сами атомы настолько малы, что мы не имеем возможности эмпирически оценить их массу, объем, скорость и прочие физические параметры. Ученые могут фиксировать лишь световые полоски, изменения на специальной чувствительной пленке и при помощи расчетов определять характеристики микрообъектов.

С помощью математической функции можно описать состояние частицы, но она является лишь математическим инструментом, лишенным физического смысла. С помощью возведенной в квадрат волновой функции можно определить лишь то, с какой вероятностью микроэлемент окажется в объеме пространства, полученного из дифференциальных значений координат. Только так можно простыми словами раскрыть суть теории Шредингера, какой ее видели такие ученые, как Эйнштейн, Гейзенберг и другие.

Копенгагенская интерпретация

В копенгагенской интерпретации система перестаёт быть смешением состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Эксперимент с котом показывает, что в этой интерпретации природа этого самого наблюдения — измерения — определена недостаточно. Некоторые полагают, что опыт говорит о том, что до тех пор, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мёртвый кот» и «нераспавшееся ядро, живой кот», а когда ящик открывают, то только тогда происходит коллапс волновой функции до одного из вариантов. Другие догадываются, что «наблюдение» происходит, когда частица из ядра попадает в детектор; однако (и это ключевой момент мысленного эксперимента), в копенгагенской интерпретации нет чёткого правила, которое говорит, когда это происходит, и потому эта интерпретация неполна до тех пор, пока такое правило в неё не введено или не сказано, как его можно ввести. Точное правило таково: случайность появляется в том месте, где в первый раз используется классическое приближение.

Таким образом, мы можем опираться на следующий подход: в макроскопических системах мы не наблюдаем квантовых явлений (кроме явления сверхтекучести и сверхпроводимости); поэтому, если мы накладываем макроскопическую волновую функцию на квантовое состояние, мы из опыта должны заключить, что суперпозиция разрушается. И хотя не совсем ясно, что́ значит, что нечто является «макроскопическим» вообще, про кота точно известно, что он является макроскопическим объектом. Таким образом, копенгагенская интерпретация не считает, что до открытия ящика кот находится в состоянии смешения живого и мёртвого.

Многоми́ровая интерпретация Эверетта и совместные истории

В многомировой интерпретации квантовой механики, которая не считает процесс измерения чем-то особенным, оба состояния кота существуют, но декогерируют. Когда наблюдатель открывает ящик, он запутывается с котом и от этого образуются два состояния наблюдателя, соответствующие живому и мёртвому коту, которые (состояния) не взаимодействуют друг с другом. Тот же механизм квантовой декогеренции важен и для совместных историй. В этой интерпретации только «мёртвый кот» или «живой кот» могут быть в совместной истории.

Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мёртвым котом, а в другой — другой наблюдатель смотрит на живого кота. Парадокс?

Космолог Макс Тегмарк предложил вариацию опыта с котом Шрёдингера под названием «машина для квантового самоубийства». Он рассматривает эксперимент с котом с точки зрения самого кота и утверждает, что таким образом можно экспериментально различить копенгагенскую и многомировую интерпретации. Другая вариация эксперимента — это опыт с другом Вигнера.

Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шрёдингера, моя рука тянется за ружьём!» Он перефразировал известное немецкое высказывание, сделанное нацистским «заслуженным поэтом» Гансом Йостом: «Wenn ich ‘Kultur’ höre, entsichere ich meinen Browning!» («Когда я слышу слово „культура“, моя рука тянется за браунингом!»)

Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «Копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчёркивает роль наблюдателя безосновательно. Окончательного единства среди физиков по этому вопросу всё ещё не достигнуто.

Распараллеливание миров в каждый момент времени соответствует подлинному недетерминированному автомату в отличие от вероятностного, когда на каждом шаге выбирается один из возможных путей в зависимости от их вероятности.

Практическое применение

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Вышеописанное применяется на практике: в квантовых вычислениях и в квантовой криптографии. По волоконно-оптическому кабелю пересылается световой сигнал, находящийся в суперпозиции двух состояний. Если злоумышленники подключатся к кабелю где-то посередине и сделают там отвод сигнала, чтобы подслушивать передаваемую информацию, то это схлопнет волновую функцию (с точки зрения копенгагенской интерпретации будет произведено наблюдение) и свет перейдёт в одно из состояний. Проведя статистические пробы света на приёмном конце кабеля, можно будет обнаружить, находится ли свет в суперпозиции состояний или над ним уже произведено наблюдение и передача в другой пункт. Это делает возможным создание средств связи, которые исключают незаметный перехват сигнала и подслушивание.

Эксперимент (который в принципе может быть выполнен, хотя работающие системы квантовой криптографии, способные передавать большие объёмы информации, ещё не созданы) также показывает, что «наблюдение» в копенгагенской интерпретации не имеет отношения к сознанию наблюдателя, поскольку в данном случае к изменению статистики на конце кабеля приводит совершенно неодушевлённое ответвление провода.

В квантовых вычислениях состоянием Шредингеровского кота называется особое запутанное состояние кубитов, при котором они все находятся в одинаковой суперпозиции всех нулей или единиц, то есть

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Проникновение в культуру

Аллюзии

«Террористы Шрёдингера» — так иногда называют террористов, про которых неизвестно, живы они или убиты или об этом ходят противоречивые слухи. Из известных личностей в таком состоянии пребывал, например, Усама Бин Ладен.

Кот Шрёдингера не мёртв.

Говорят, что в базе данных Сервера мертвецов  , на котором отслеживается кто из знаменитостей жив, а кто уже умер, про кота Шрёдингера однажды было написано, что он «не мёртв», причём частица «не» была отмечена тегом HTML для мигания, в результате чего фраза выглядела то как «кот Шрёдингера мёртв», то как «кот Шрёдингера не мёртв».

В одной из серий научно-фантастического сериала «Звездные врата SG-1» появляется кот с кличкой Шрёдингер, тоже названный так в шутку.

У главного героя научно-фантастического сериала «Скользящие» тоже есть кот по имени Шрёдингер.

В научно-фантастических романах Дэна Симмонса «Эндимион» и «Восход Эндимиона» один из главных героев, Рауль Эндимион, будучи приговорённым к смертной казни, проводит 13 месяцев в «кошачьем ящике» Шрёдингера в качестве кота.

Я пишу эти строки в «кошачьем ящике» Шрёдингера, который вывели на орбиту вокруг Армагаста, где объявлен карантин. Ящик представляет собой гладкостенный эллипсоид, шесть на три метра в поперечнике, который я при всем желании не покину до самой смерти. Обстановка моего крохотного спартанского мирка такова: система рециркуляции воздуха и воды, койка, синтезатор пищи, узкая стойка, которая служит одновременно обеденным и письменным столом, а также туалет, раковина и душ, почему-то отделённые от всего остального пластиковой перегородкой. Учитывая, что меня никто не навещает, подобная забота о соблюдении приличий кажется насмешкой. Я располагаю палетой и пером; дописав очередную страницу, переношу текст на микровелен, который производит система рециркуляции. Единственное, что меняется с течением времени в моём мирке, — толщина стопки веленевых листов. В корпусе «ящика» спрятана капсула с отравляющим газом. Она вмонтирована в воздушный фильтр, и всякая попытка добраться до нее или проделать дыру в корпусе приведет к тому, что внутрь начнет поступать цианид. Кроме того, в статико-динамическом поле «ящика» находятся счетчик радиации, изотопный элемент и таймер. Мне не суждено узнать, когда именно таймер включит счетчик, когда, крохотный изотоп лишится свинцовой оболочки, когда в камеру устремится поток частиц… Но в ту секунду, когда это случится, я пойму, что счетчик заработал, и успею ещё ощутить перед смертью запах горького миндаля. Надеюсь, всё произойдет быстро. С технической точки зрения, если вспомнить древние загадки квантовой механики, я сейчас не жив и не мёртв. Пребываю в подвешенном состоянии, плещусь в волнах вероятности, которые предназначались когда-то для кошки в мысленном эксперименте Шрёдингера.

Аналогичным образом казнят одного из героев книги «Хранитель времени» Дэвида Зинделла.

В рассказе Грега Бира «Чума Шрёдингера» эксперимент построен таким образом, что с квантовым событием оказывается запутана гибель всего человечества в глобальной пандемии, и всем осведомлённым об эксперименте людям приходится покончить с собой, чтобы исключить возможность наблюдения фатального для человечества исхода.

В японском комиксе (манге) Hellsing, а также в одноименном аниме (Hellsing OVA) действует персонаж по имени Шрёдингер (мальчик в форме гитлерюгенда с кошачьими ушами), который является наполовину человеком, наполовину котом. Персонаж обладает способностью телепортироваться («быть везде и нигде») и абсолютно неубиваем, так как является, подобно классическому коту Шрёдингера, ни живым и ни мертвым.

В книге Лукьяненко «Последний дозор» главному герою накидывают на шею удавку под названием «кот шрёдингера», особенность которой в том, что маги не понимают, живая эта тварь или нет. Создание существует на всех слоях сумрака и агрессивно реагирует на любые проявления сверхъестественных способностей, в силу чего используется для усмирения конвоируемого мага.

В романе Алексея Андреева «2048» упоминается про этот мысленный эксперимент:

Один тип с фамилией, напоминающей напильник, сажал какого-то несчастного биорга в железный ящик, где не было ничего, кроме ампулы с ядом. А потом запускал в тот же ящик некую элементарную частицу. Частица могла включить механизм открывания ядовитой капсулы. А могла и не включить, прикинувшись волной. И якобы получалось, что после этого биорг в ящике — ни жив, ни мертв. Чего только не выдумают багнутые сектанты! Самих бы их в железные ящики!

В книге Роберта Хайнлайна «Кот, проходящий сквозь стены» в последней трети книги появляется кот Пиксель, умеющий проходить сквозь стены и называющийся в шутку Котом Шрёдингера.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

В книге Терри Пратчетта «Кот без дураков» в юмористической форме описывается порода т. н. «Шрёдингеровских котов», произошедших от того самого кота Шрёдингера.

Ученые не учли только одно важное обстоятельство. Экспериментатор, может, и не знает, что происходит в ящике, зато кот знает. Еще бы ему не знать! Сэмюэль Джонсон как-то заметил, что ничто так не помогает сосредоточиться, как близость виселицы. У кота в ящике положеньице не лучше: «Сейчас этот тип в белом халате откроет крышку. А ну как он обнаружит, что я уже окочурился?» Тут уж поневоле станешь проявлять чудеса сообразительности. Напуганный мрачным предчувствием — или насмотревшись на кванты, порхающие по лаборатории, — кот шмыгнул в другое время (пространство) — и поминай как звали. Позднее несколько растерянного кота нашли в чулане дворника.Эволюция быстро подхватывает всякую новую идею. Потомки подопытного кота унаследовали эту необычную способность выходить из любой передряги. А потомство у него было весьма и весьма многочисленное. Еще бы — с его-то талантом. Соответствующие гены оказались такими стойкими, что сегодня Шрёдингеровская порода заметна уже во многих котах. Она проявляется в умении проникать в запертые помещения и выбираться оттуда. Под «помещениями» мы подразумеваем не только комнаты и дома, но также холодильники, коробки, в которых вы везёте кота к ветеринару («Ей-богу, я его сам туда посадил!»), и многое другое. Если вы вчера вечером вышвырнули кота из дома, а утром он мирно почивает у вас под кроватью, значит, это Шрёдингеровский кот.

Также этот мысленный эксперимент не раз упоминается в других произведениях Пратчетта, например, в романе «Дамы и господа»:

— Штаны Времени, — повторил Чудакулли. — Один «ты» спускается по одной штанине, а второй «ты» — по другой. Куда ни погляди, сплошные контининуумы. Вот когда я был молодым, существовала нормальная вселенная, одна-единственная, и больше ничего, и волноваться следовало только о том, чтобы из Подземельных Измерений не прорвались какие-нибудь Твари. Вселенная была реальной, и ты знал, как себя вести. Теперь же выясняется, что вселенных миллионы. Ещё эта кошка поганая, которую можно засунуть в ящик, и она будет живой и мёртвой одновременно… И всякое такое.

С формальной точки зрения, кот, закрытый в ящике, может быть либо живым, либо мертвым. Но определить это можно, только открыв крышку. Именно это действие, связанное с открыванием ящика, определяет состояние кота, хотя ученые ошибаются — на самом деле состояний у кота может быть три, а именно: Живой, Мертвый и Вне Себя От Бешенства.

В рассказе Ф. Гвинплейна Макинтайра «В няньках у котика Шрёдингера» одним из персонажей оказывается домашний любимец самого Шрёдингера, кот Тибблс. Вокруг этого кота, собственно, и разворачивается действие юмористического рассказа, щедро приправленного подробностями из разных областей физики.

В современном научном фольклоре бытуют две кошки Шрёдингера: релятивистская и квантово-механическая. Типичная квантово-механическая кошка сидит в закрытом непрозрачном ящике, где наличествуют также баллончик с ядовитым газом, счетчик Гейгера и ампула с радиоактивным изотопом, период полураспада которого достаточно велик. Когда счётчик Гейгера зарегистрирует распад атома, вентиль баллончика автоматически откроется, и ящик заполнится отравляющим газом.

Но так как предсказать, в какой конкретный момент распадётся этот атом, невозможно, наблюдатель, видя перед собой закрытую систему (непрозрачный ящик), не имеет (и не может иметь!) представления, что там внутри произошло (или не произошло). Кошка внутри ящика в каждый данный момент может находиться лишь в одном из двух состояний: либо она жива, либо мертва. Однако, с точки зрения внешнего наблюдателя, эта кошка одновременно и ни жива и ни мертва (то есть находится в суперпозиции по отношению к двум различным квантовым состояниям).

Что касается релятивистского парадокса, то он основан на изменении линейных размеров кошки и ящика относительно друг друга (большую кошку, скажем, приходится разгонять до околосветовых скоростей, чтобы та укоротилась и уместилась в маленьком ящике).
Внимательный читатель, конечно, уже догадался, что в квантово-механический парадокс кота Тибблса искусно вплетены элементы релятивизма.

«Если», № 11 (2002), перевод Людмилы Щёкотовой.

В философско-сатирической миниатюре Николая Байтова «Кошка Шрёдингера» [3] парадокс Шрёдингера вывернут наизнанку: организация под названием «Лига Обратимого Времени» ведёт за находящейся в ящике живой кошкой ни на мгновение не прерывающееся (на протяжении 50 лет) наблюдение, полагая, что пока наблюдение ведётся — состояние, в котором пребывает кошка, не должно измениться.

В ролевой системе «Эра Водолея» некий студент провёл опыт Шрёдингера. В ходе эксперимента кот пропал из ящика, научился ходить в эфире, уклоняться от пуль (поскольку его положение в пространстве подчиняется принципу неопределенности Гейзенберга), срывать ритуалы и виртуозно воровать бутерброды с колбасой.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

В американском сериале «Место преступления: Лас-Вегас» (CSI: Las Vegas) в 15 серии восьмого сезона «Теория всего» (The Theory of Everything) криминалисты обнаруживают могилу кота Шредингера во дворе дома, где найдены трупы его престарелых хозяев.

В американской комедии положений The Big Bang Theory (Теория Большого взрыва) в 17-й серии первого сезона «The Tangerine Factor», один из главных героев Шелдон Купер с «помощью» кота Шрёдингера пытается объяснить соседке Пэнни возможный результат ее сближения с другим главным героем, Леонардом. Объяснение сводится к идее о том, что чтобы узнать «Что из этого получится?», надо попробовать и посмотреть.

— Мы можем рассмотреть кота Шрёдингера.
— Шрёдингер? Это женщина из квартиры 2А?
— Это миссис Гроссингер. У нее нету кота, у нее Мексиканская голая собака. Маленькое надоедливое животное.
— Шелдон.
— Извини, ты отвлекла меня. В любом случае, 1935, Эрвин Шрёдингер, в попытке объяснить Копенгагену трактовку квантовой физики, провёл эксперимент, в котором в ящик был помещен кот с запечатанным пузырьком яда, который раскрывается в случайный момент. Теперь, так как никто не знает, был ли выпущен яд или нет, пока не откроет ящик, получается, что кот одновременно и жив и мёртв.
— Извини. Я не поняла суть.
— Конечно не поняла. Её еще не было. Ты должна быть телепаткой, чтобы понять суть, а телепатии не существует.
— Шелдон, в чём суть?!
— Как и кот Шрёдингера, ваши с Леонардом потенциальные отношения прямо сейчас могут быть одновременно и хорошими и плохими. Только открыв ящик, вы узнаете какие они.

Герой книги Дугласа Адамса «Детективное агентство Дирка Джентли» (англ. «Dirk Gently’s Holistic Detective Agency», 1987 г.), использует кошку Шрёдингера как пример для объяснения термина «холистический» в названии агенства.

— Я уверен, Ричард, что ты знаком с так называемой кошкой Шрёдингера? — спросил Дирк, засовывая весь кусок пиццы в рот.
— Конечно, — ответил Ричард. — Более или менее. Он неловко заерзал на стуле.
— В таком случае, попробуй объяснить, — попросил Дирк с набитым ртом.
— Ну, это как бы иллюстрация принципа того, что на квантовом уровне все события подчиняются вероятностным законам…
— На квантовом уровне — это значит на всех уровнях, — прервав его, дополнил Дирк. — Хотя на любом уровне, выше субатомного, суммарный эффект этих вероятностей при нормальном ходе событий неотличим от эффекта обычных физических законов. Продолжай.

Фантастика, построенная на эвереттовской интерпретации парадокса

Фредерик Пол написал научно-фантастический роман «Нашествие Квантовых Котов» [4] (англ. «The Coming of the Quantum Cats», 1986 г.), сюжет которого построен на идее взаимодействия «соседних» Вселенных, в том числе политического и оккупационного.

Повесть «Карантин» Грега Игана также основана на интерпретации множественности миров, коллапса волновой функции и иллюстрирует квантовый компьютинг.

Хотя Шрёдингер в «Erwin Schrödinger, Naturwissenschaften, 48, 807; 49, 823; 50, 844, November 1935.» упоминает кошку, прообразом для нее послужил реально живший у Шредингера кот Тибблс. Шрёдингер намеренно изменил пол подопытного зверя, чтобы не пугать усатого и когтистого любимца семьи.

Кот Шредингера простыми словами

Сам ученый постоянно спорил, не признавая иного представления об его уравнении. Он считал, что оно таким, каким было выведено, является довольно наглядным, а само понятие вероятность носит весьма размытый характер. По его мнению, микрообъекты оказывали бы влияние на макромир, будь все так, как считали несогласные с ним ученые. В качестве наглядного объяснения своей правоты, он привел пример с котом и ящиком стенки которого не позволяют увидеть и услышать то, что в нем происходит.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник
В этот ящик помещается саморазрушающаяся капсула с ядом и всего один атом радиоактивного элемента. Вероятность распада атома за 1 час составляет 50%. В случае распада срабатывает датчик, который запускает механизм, созданный чтобы разрушить колбу. Но, поскольку узнать, произошел ли распад атома, можно лишь экспериментальным путем, произошел ли данный процесс, или нет узнать нельзя. Также нельзя точно сказать, умер кот или остался жив. Соответственно до открытия ящика, можно сказать, что он жив и мертв одновременно, а после ее открытия можно точно сказать, имела ли место одна из двух возможностей. Поскольку не существует иного состояния, кроме мертвого или живого для кота, была наглядно показана несостоятельность квантовой теории. Поэтому, в дальнейшем квантовая наука установила некоторые правила своей применимости. Напоследок, видео про кота Шредингера.

В чем суть эксперимента?

Шредингер мысленно помещает живого кота в стальную камеру вместе с молотом, флаконом синильной кислоты и очень небольшим количеством радиоактивного вещества. Если хотя бы один атом радиоактивного вещества распадется в течение испытательного периода, механизм реле спустит молот. А вот тот уже перевернет флакон с ядовитым газом и заставит кота умереть.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Для чего Шредингер это придумывает?

В квантовой механике считается, что если за ядром никто и ничто не наблюдает, то он находится в смешанном, неопределенном состоянии. И распавшемся, и не распавшемся сразу. А вот когда появляется наблюдатель, ядро оказывается в одном из состояний. Кстати, эксперимент Шредингера имел цель – выяснить, в какой именно момент «кот одновременно мертвый и живой». А также когда выявляется конкретное состояние. Ученый хочет доказать, что квантовая механика невозможна без тонких деталей. А они определяют, при каких именно условиях случается коллапс волновой функции (изменение состояния). А также определяют, когда объект остается в одном из возможных состояний (никак не в нескольких сразу).

Эрвин Шредингер хотел указать на странное заключение квантовых теоретиков. Они считали, что обычный человек может увидеть истинное состояние материи невооруженным глазом. Копенгагенская интерпретация квантовой физики была доминирующей в то время. Она считала, что атомы или фотоны существуют в нескольких состояниях в один момент (находятся в суперпозиции) и не переходят в определенное, пока они не наблюдаются.

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Эксперимент Шредингера гововит о том, что наблюдатель не может знать, распался атом вещества или нет. К тому же наблюдатель не знает, разбился ли флакон и погиб ли кот. В соответствии с копенгагенской интерпретацией, кот будет жив и мертв, пока кто-то не заглянет в коробку. В квантовой механике способность кошки быть живой и мертвой до тех пор, пока ее не наблюдают, называется квантовой неопределенностью или парадоксом наблюдателя. Логика, лежащая в основе парадокса наблюдателя, заключается в том, что наблюдения могут определять результаты.

Шредингер согласился с тем, что суперпозиция существует. Кстати, при его жизни ученые смогли доказать это, изучая интерференцию в световых волнах. Но он задавался вопросом о том, когда на самом деле суперпозиция сменяется определенным состояние. Эксперимент Шредингера заставил людей задаться вопросом. На самом ли деле возможно определить исход жизни кота, открыв коробку (посмотреть на него)?

Самая известная теория Кота Шрёдингера простым словами, что бы понял даже школьник

Но будет кот жив или мертв, даже если коробку не открывать?

Этим парадоксальным мысленным экспериментом Шредингер доказал ошибочность копенгагенской интерпретации в квантовой физике. Эта интерпретация может срабатывать на микроскопическом уровне. Но к макроскопическому миру она не имеет отношения (кот взят как пример макроскопического мира). То, что ученые знали о природе материи на микроскопическом уровне и то, что люди наблюдают на макроскопическом уровне, еще полностью не изучено. Роль наблюдателя остается важным вопросом в изучении квантовой физики и является бесконечным источником предположений.

Выжил ли кот после эксперимента

Эксперимент был мысленным. По-настоящему его никто не проводил. Поэтому ни одно животное не пострадало.