Парадокс кота Шрёдингера: простыми словами об эксперименте
Начало 20 века ознаменовалось созданием квантовой механики – абсолютно нового и не подчиняющегося известным классическим законам раздела теоретической физики.
Данное направление могло исследоваться только теоретически по причине «недосягаемости» изучения явлений и процессов «изнутри» микросистемы, то есть исследования велись способом создания теоретических моделей, которые сопоставлялись с «досягаемой» для изучения реальностью макромира.
Между учёными данного направления активно велись научные обсуждения и обмен мнениями. В 1935 году в ответ на работу учёных-физиков А. Эйнштейна, Б. Подольского и Н. Розена, в которой на основе мысленного эксперимента указывалось на отсутствие полноты квантовой механики, другой учёный-физик Эрвин Шрёдингер в научной статье, опубликованной в журнале, описал эксперимент, вошедший в историю под названием «кот Шрёдингера».
Пара слов об Эрвине Шрёдингере
Нобелевский лауреат австрийский учёный Эрвин Шрёдингер (1887–1961) внёс большой вклад в развитие физики, являясь одним из основателей квантовой механики. Этот выдающийся физик-теоретик сформулировал волновые уравнения, названные его именем, и разработал волновую механическую теорию возмущений.
Э. Шрёдингер написал множество трудов по статистической механике и термодинамике,
электродинамике, физике диэлектриков и теории света. Учёный занимался также вопросами общей теории относительности и космологии.

Э. Шрёдингер часто высказывал оригинальные идеи. Особенно данное качество его интеллекта запомнилось широкому кругу общественности при обсуждении физического смысла волновой функции с помощью мыслительного эксперимента, в котором учёный для объяснения своей позиции проводил «опыт в уме» с котом.
Что физик хотел доказать своим экспериментом?
Опыт Эрвина Шрёдингера был направлен на критику копенгагенской интерпретации (толкования) квантовой механики, сформулированной выдающимися физиками, лауреатами Нобелевской премии Нильсом Бором (1885–1962) и Вернером Гейзенбергом (1901–1976).
Суть интерпретации Бора-Гейзенберга сводилась к тому, что если квантовая система находится в смешении состояний, то в момент наблюдения t это смешение перестаёт существовать, и система выбирает одно из двух возможных состояний во время наблюдения t.
Описание мыслительного эксперимента с котом
Мыслительный опыт «кот Шрёдингера» можно описать простыми словами, рассмотрев его поэтапно.
Дано:
- живой кот,
- стальной сейф,
- счётчик Гейгера,
- частица радиоактивного вещества,
- сосуд с кислотой (яд),
- устройство с молоточком, который может разбить сосуд с кислотой, если на счётчик Гейгера попадёт частица радиоактивного распада атома.
Условия эксперимента:
- частица радиоактивного вещества мала,
- скорость радиоактивного распада равна 1 атому в час или
- скорость радиоактивного распада равна 0 атомов в час,
- за время 1 час с равной вероятностью может распасться только один атом или ни одного атома.
Что делается на этапе подготовки эксперимента:
- живого кота сажают в стальной сейф;
- в стальной сейф помещают счётчик Гейгера;
- в счётчик Гейгера помещают частицу радиоактивного вещества;
- в сейф помещают сосуд с кислотой (ядом),
- в сейф помещают устройство с молоточком, который может разбить сосуд с кислотой (ядом), если на счётчик Гейгера попадёт частица радиоактивного распада атома;
- сейф закрывают;
- всю созданную систему оставляют на время 1 час.
Что происходит в эксперименте:
- если атом распадётся в течение 1 часа, то счётчик Гейгера среагирует и приведёт в движение молоточек, который разобьёт сосуд;
- если атом не распадётся в течение 1 часа, то счётчик Гейгера не среагирует и не приведёт в движение молоточек, который не разобьёт сосуд.
Парадокс Шредингера
Если в начальный момент времени T0 оставить систему в течение 1 часа, и за это время 1 час (до открытия сейфа в момент времени T = T0 + 1 час) не распадётся ни один атом, то, очевидно, что кот жив. Если в течение часа 1 атом всё же распадётся, то, очевидно, кот не останется живым. Когда же наблюдатель откроет сейф в момент времени T (T = T0 + 1 час), то он совершенно определённо скажет живой кот или нет.

Если рассмотреть ситуацию, при которой в определённый момент времени T < T0 + 1 час (до открытия сейфа наблюдателем) атом распался, и кот стал не жив, то в соответствии с копенгагенской интерпретацией (толкованием), если в момент времени T (T = T0 + 1 час) наблюдатель откроет сейф, то система кот – колба с кислотой – молоточек – счётчик Гейгера – радиоактивное вещество выберет одно из двух возможных состояний:
- атом распался, и кот не жив;
- атом не распался, и кот жив.
А это означает, что система вероятностью 1/2 может стать в состояние «атом распался, и кот не жив», и в состояние «атом не распался, и кот жив».
Но изначально рассматривалась ситуация, при которой атом распался, и кот не жив. А это, в свою очередь, означает, что в каждый момент времени от T0 до T = T0 + 1 час система пребывает сразу в двух состояниях («кот жив» и «кот не жив») одновременно.
В квантовой механике существует пси-функция, которая описывает чистое состояние квантовой системы. Чистым состоянием квантовой системы является любое возможное её состояние, определяемое вероятностными методами.
Пси-функция применительно к эксперименту с котом в сейфе выражает равновероятностные состояния: атом распался или атом не распался, кот жив или не жив. То есть по значениям пси-функции в один и тот же момент времени кот может быть и живым и не живым.
Эрвин Шрёдингер в заключении своего мыслительного опыта пишет, что очевидность невозможности пребывания кота одновременно в двух состояниях («жив» и «не жив»), показывает, что реальность согласно пси-функции «смешивается или размазывается» в одинаковых соотношениях.
Отметим, что являясь абсолютно адекватным человеком, Эрвин Шрёдингер перед описанием своего эксперимента в журнальной статье называет этот опыт «безумным примером такого рода».
Важность эксперимента Шрёдингера заключается в следующем. Законы классической физики применимы для макроскопических (больших) тел, а законы квантовой механики описывают тела микроскопического мира.
Например, если взять 2 разных сейфа и посадить того же кота в один из них, то очевидно, что кот пребывает только в одном из сейфов, а одновременно в двух сейфах кот находиться никак не может.
Если взять объект микроскопического мира, например, электрон, то эта элементарная частица может одновременно находиться сразу в двух сейфах. В макроскопическом мире такого быть не может, а в микромире, в котором электрон представляет из себя не определённую частицу, вращающуюся вокруг атомного ядра, а электронное облако, такое явление имеет место быть.

Копенгагенская интерпретация (пси-функция) относится только к объектам микромира. В эксперименте с котом, являющегося объектом макромира, состояние самого кота не должно вычисляться по пси-функции квантовой механики. Поэтому и говорить о «смешивании или размазывании» состояний кота (одновременное пребывание кота в состояниях и «жив», и «не жив») нельзя. А говорить о том, что электрон, как объект микромира, может находиться в одно и то же время в двух состояниях – частица и облако (или волна) – можно.
Таким образом, законы физики для макромира и микромира существенно различаются. В настоящее время нет законов физики, которые описывали бы переход макро- в микромир. Мыслительный опыт Шрёдингера с котом демонстрирует неполноту знаний современной теоретической физики.
Трактовка Шелдона из «Большого взрыва»
Главный герой сериала «Теория Большого взрыва» Шелдон Купер, экстравагантный физик-теоретик, в разговоре с героиней Пенни, привлекательной девушкой, соседкой Шелдона, рассказывает собеседнице о мыслительном эксперименте Эрвина Шрёдингера с котом.
По мнению Шелдона, эксперимент с котом Шрёдингера может служить аналогом возможных отношений Пенни и Леонарда (Леонард – молодой физик-экспериментатор, сосед Пенни).
Шелдон объясняет Пенни, что её отношения с Леонардом до их первого свидания можно рассматривать одновременно как смешение двух взаимно исключающих состояний (плохого и хорошего), пока не откроется шкатулка, то есть не состоится свидание, и ситуация не станет чётко определённой.
Школьная программа без скуки: смысл произведений за 3 минуты, тесты на знание классики и ловушки русского языка. Короткие статьи, которых нет на сайте.
Перемена: игры на пять минут
Все тесты
- Английский язык
- Биология
- Химия
- География
- Окружающий мир
- История
- Русский язык
- Литература
- Биографии
- Краткие содержания
- Анализ стихотворений
- Орфография
- Правоведение
- Пунктуация
- Математика
- Подготовка к ЕГЭ
- Помощь студенту
- Физкультура
- Экономика
- ОБЖ
- Сочинения
- Обществознание
- Стихи
- Физика
- Информатика
- Религия
- Фонетический разбор
- Тест на тему To be going to: значение, правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Конструкция go on: значения, правила употребления, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Be familiar with: значение и правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Британский vs американский английский: в чем разница? 5 вопросов
- Тест на тему Be mad about - как переводится и как использовать в речи 5 вопросов
- Тест на тему Be hooked on в английском языке: значение и примеры предложений 5 вопросов
- Тест на тему История сибирской язвы и как она стала оружием 5 вопросов
- Тест на тему Что такое “железное легкое” и как жилось узникам аппарата 5 вопросов
- Тест на тему Суть и методы клеточной инженерии 5 вопросов
- Тест на тему Злаковые растения - общая характеристика, признаки и список представителей 7 вопросов
- Тест на тему Семейство бобовые - общая характеристика, строение и представители 7 вопросов
- Тест на тему Суровый климат тайги: особенности, влияние на природу 10 вопросов
- Тест на тему Острова и полуострова Зарубежной Европы 10 вопросов
- Тест на тему Уровень урбанизации Африки: города растут, вызовы множатся 5 вопросов
- Тест на тему Уровень и особенности урбанизации Канады 5 вопросов
- Тест на тему Как найти полярную звезду и зачем ее искать? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно знать про контурные карты 5 вопросов
- Тест на тему Сколько в нашем мире языков? 10 вопросов
- Тест на тему Золото: сколько его осталось на планете и что это значит для нас? 10 вопросов
- Тест на тему Русские по всему земному шару: сколько нас на самом деле? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире фамилий? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире самолетов? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире денег? 10 вопросов
- Тест на тему Команда реформ: сподвижники Петра I 10 вопросов
- Тест на тему Экономика и управление: реформы Афанасия Ордина-Нащокина 10 вопросов
- Тест на тему Положение крестьян и указ Павла I о трехдневной барщине 10 вопросов
- Тест на тему Программа Южного общества и декабрист П. И. Пестель 10 вопросов
- Тест на тему Комитет общественного блага или Негласный комитет 10 вопросов
- Тест на тему Планы переустройства России: «Конституция» Муравьева 10 вопросов
- Тест на тему Как выполнить разбор наречия по составу 5 вопросов
- Тест на тему Правила правописания суффиксов наречий 5 вопросов
- Тест на тему Морфологический признак наречий: неизменяемость 5 вопросов
- Тест на тему Чем отличаются и как найти тему и рему в тексте? 5 вопросов
- Тест на тему Способы и примеры образования наречий 5 вопросов
- Тест на тему Особенности и применение составных предлогов 5 вопросов
- Тест на тему История создания рассказа «Матренин двор» А. Солженицына 5 вопросов
- Тест на тему История создания песни «Смуглянка» 5 вопросов
- Тест на тему История создания поэмы “Кому на Руси жить хорошо” Н. Некрасова 5 вопросов
- Тест на тему История создания романа “Как закалялась сталь” Н. Островского 5 вопросов
- Тест на тему История создания оперы М. Глинки «Иван Сусанин» 5 вопросов
- Тест на тему История создания знаменитой песни “Катюша” 5 вопросов
- Тест на тему Биография Владимира Вольфовича Жириновского 5 вопросов
- Тест на тему Биография поэта и писателя Льва Рубинштейна 5 вопросов
- Тест на тему Биография президента Белоруссии Александра Лукашенко 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Афанасия Фета 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Ивана Тургенева 5 вопросов
- Тест на тему Биография писателя и поэта Вячеслава Урюпина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание повести «А тем временем где-то» А. Алексина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии «Мнимый больной» Жана-Батиста Мольера 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии “Доходное место” А. Островского 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание новеллы “Падение дома Ашеров” Эдгара По 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание рассказа “Крепкий мужик” В. Шукшина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание пьесы «Золотая карета» Л. Леонова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Каким бы малым ни был...” К. Кулиева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Цицерон» Ф. Тютчева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Поэт” М. Лермонтова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Пора, мой друг, пора” А. Пушкина 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Шестое чувство» Н. Гумилева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Юбилейное” В. Маяковского 5 вопросов
- Тест на тему Особенности раздельного написания местоимений с предлогами 5 вопросов
- Тест на тему Правописание падежных окончаний прилагательных 5 вопросов
- Тест на тему Правописание слов с непроверяемой безударной гласной в корне 5 вопросов
- Тест на тему Нужно ли ставить запятую к фразе - "с уважением"? 5 вопросов
- Тест на тему «Во-вторых» или «во вторых» – как правильно пишется? 5 вопросов
- Тест на тему "Нету" или "нет" - как правильно писать и говорить? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно сдавать на бухгалтера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на пилота 5 вопросов
- Тест на тему Какие экзамены нужно сдавать на фотографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на хореографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на актера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на режиссера? 5 вопросов
- Тест на тему Реферат по физкультуре на тему: «Здоровое питание» 5 вопросов
- Тест на тему История развития лыжного спорта в разных странах - классификация и интересные факты 6 вопросов
- Тест на тему Важность самоконтроля при занятиях спортом 5 вопросов
- Тест на тему Как выполняются прыжки через козла? 5 вопросов
- Тест на тему Что такое здоровый образ жизни? 5 вопросов
- Тест на тему Как правильно выполнять кувырки? 5 вопросов
- Тест на тему Образ Шарикова в повести «Собачье сердце» М. Булгакова 5 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Невский проспект» Н. Гоголя 5 вопросов
- Тест на тему Московские главы в романе «Мастер и Маргарита» Булгакова 7 вопросов
- Тест на тему Описание образа бирюка из рассказа И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в романе «Отцы и дети» И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Котлован» А. Платонова 7 вопросов
- Тест на тему "Банты" - как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Конечно же» - выделяется ли слово запятыми? 5 вопросов
- Тест на тему «Подчеркивать» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Лифты» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Строку» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Апостроф» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов

