Наука12 август 2019

Коя е „Котката на Шрьодингер”

Мнозина знаят този фразеологизъм, малцина разбират значението му

Илюстрация: ru.wikipedia.org

Ервин Рудолф Йозеф Александер Шрьодингер (12 август 1887 г. - 4 януари 1961 г. ) е австрийски физик теоретик, един от създателите на квантовата механика с исторически принос за нейното развитие, в частност с формулирането на вълновите уравнения, за което е удостоен с Нобелова награда за физика през 1933 г., поделена с Пол Дирак. Той предлага оригинално обяснение на физическия смисъл на вълновата функция и подлага на критика общоприетата копенхагенска интерпретация на квантовата механика. Биографите и съвременниците многократно са отбелязвали разнообразието на интересите на Шрьодингер, неговите дълбоки познания по философия и история. Владее шест чужди езика (древногръцки и латински, английски, френски, испански и италиански), чете класически произведения в оригинал и ги превежда, пише поезия (през 1949 година излиза сборник с негова поезия) и е любител на скулптурата. Той е не само велик физик-теоретик, но и човек с необикновено и оригинално мислене. През 1944 година написва оригиналното изследване „Какво е животът от гледна точка на физиката?“

Мнозина знаят за „Котката на Шрьодингер”, но малцина са наясно какво точно означава този фразеологизъм. „Котката на Шрьодингер” е персонаж от на пръв поглед парадоксален мисловен експеримент. С него Шрьодингер опитва да покаже непълнотата на квантовата механика при прехода от субатомни към макроскопични системи.

Експериментът

В затворена голяма кутия слагат котка. В кутията има механизъм, съдържащ радиоактивно ядро и съд с отровен газ. Параметрите на експеримента са така подбрани, че вероятността ядрото да се разпадне за един час е 50%. Ако това стане, механизмът се задейства, отваря съда с отровен газ и котката умира.

Според квантовата механика, ако едно ядро не е наблюдавано, състоянието му се описва като суперпозиция (смесване) на две състояния – разпаднало се ядро и неразпаднало се ядро, следователно, котката е жива и мъртва едновременно.

Ако кутията бъде отворена, наблюдателят трябва да види кое да е от двете състояния – „ядрото се е разпаднало, котката е мъртва“ или „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“.

Възникващият объркващ въпрос е: кога системата престава да съществува като смесване на две състояния и избира само едното?

Целта на експеримента „Котката на Шрьодингер” е да потвърди непълнотата на квантовата механика. И че са нужни някои правила, които показват, при какви условия се случва колапс на вълновата функция и котката става или жива, или мъртва. Но няма как да е вярно и едното, и другото едновременно. Същото трябва да е вярно и за атомното ядро. То трябва да е или разпаднало се или неразпаднало се.