Кот Шрёдингера — один из самых известных мысленных экспериментов в истории физики. Он был предложен в 1935 году австрийским физиком Эрвином Шрёдингером, чтобы продемонстрировать парадоксы квантовой механики, в частности суперпозицию и проблему измерения. В данной статье мы разберем суть эксперимента, его интерпретации и современные исследования, подтверждающие или опровергающие его выводы.

Шрёдингер предложил следующее: представьте, что в закрытый ящик помещён кот, а рядом с ним находится капсула с ядом, механизм которой связан с распадом радиоактивного атома. По законам квантовой механики, атом имеет 50% вероятность распада и 50% вероятность оставаться стабильным. Согласно Копенгагенской интерпретации, пока мы не откроем ящик и не проведём измерение, кот одновременно жив и мёртв — он находится в состоянии суперпозиции.

Основные интерпретации

• Копенгагенская интерпретация (Бор, Гейзенберг, 1920-е). Согласно этой интерпретации, система остаётся в суперпозиции до момента измерения. Как только наблюдатель открывает ящик, волновая функция коллапсирует, и кот становится либо живым, либо мёртвым.
  
• Многомировая интерпретация (Эверетт, 1957). В рамках этой гипотезы Вселенная расщепляется на две параллельные реальности: в одной кот жив, в другой — мёртв. Человек, открывающий ящик, тоже «раздваивается» и воспринимает только одну из версий событий.
  
• Декогеренция и квантовые измерения (Зурек, 1980-е). В реальных физических системах суперпозиция разрушается из-за взаимодействия с окружающей средой, что объясняет, почему в макромире мы не наблюдаем подобных эффектов.
  

Современные эксперименты показывают, что квантовые объекты действительно могут находиться в суперпозиции:

• Опыт с делящимися фотонами (Zeilinger, 1999) подтвердил, что частицы могут существовать в двух состояниях одновременно.
• Эксперимент с макроскопической суперпозицией (Yale, 2010) продемонстрировал, что электрические токи в сверхпроводящих кольцах могут быть и по часовой стрелке, и против неё одновременно.
• Квантовые вычисления используют эффект суперпозиции в работе кубитов, что является основой развития квантовых компьютеров.

Хотя эксперимент Шрёдингера иллюстрирует парадоксы квантовой механики, он не доказывает их применимость к макрообъектам. Вопрос о границе между квантовым и классическим мирами остаётся открытым. Например:

• Гипотеза объективного коллапса (Пенроуз, 1990-е) предполагает, что гравитация может разрушать суперпозицию на макроуровне.
• Теория де Бройля – Бома утверждает, что частицы всегда имеют определённое состояние, но их положение скрыто от наблюдателя.

Парадокс кота Шрёдингера остаётся одним из самых обсуждаемых вопросов в квантовой механике. Он поднимает фундаментальные вопросы о природе реальности, роли наблюдателя и границах применения квантовой теории. Современные исследования продолжают развивать эти идеи, приближая нас к пониманию основ физической Вселенной.

Источники:

1. Schrödinger, E. "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik." Naturwissenschaften, 1935.
2. Everett, H. "The Theory of the Universal Wave Function." Princeton University, 1957.
3. Zeilinger, A. "Experiment and the foundations of quantum physics." Rev. Mod. Phys., 1999.
4. Zurek, W. "Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical." Rev. Mod. Phys., 2003.
5. Penrose, R. "On gravity's role in quantum state reduction." Gen. Rel. Grav., 1996.