Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера

Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера

В 1935 году великий физик, нобелевский лауреат и основоположник квантовой механики Эрвин Шрёдингер сформулировал свой знаменитый парадокс.

Учёный предположил, что если взять некого кота и поместить его в стальную непрозрачную коробку с "адской машиной", то через час он будет жив и мёртв одновременно. Механизм в коробке выглядит следующим образом: внутри счётчика Гейгера находится микроскопическое количество радиоактивного вещества, способного распасться за час лишь на один атом; при этом оно с той же вероятностью может и не распасться. Если распад всё же произойдёт, то сработает рычажный механизм и молоток разобьёт сосуд с синильной кислотой и кот погибнет; если распада не будет, то сосуд останется цел, а кот — жив и здоров.

Если бы речь шла не о коте и коробке, а о мире субатомных частиц, то учёные бы сказали, что кот и жив и мёртв одновременно, однако в макромире такое умозаключение некорректно. Так почему же мы оперируем такими понятиями, когда речь идёт о более мелких частицах материи?

Иллюстрация Шрёдингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно её законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно ("живых" и "мёртвых", если вспоминать многострадального кота). Эти состояния называются суперпозициями.

Американский физик Арт Хобсон (Art Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.

"Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счётчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем — атомов, фотонов и электронов. Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счётчик Гейгера, например) перейдёт в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях. Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым", — рассказывает физик.

Хобсон говорит, что в парадоксе Шрёдингера кот играет роль макроскопического прибора, счётчика Гейгера, подсоединённого к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или "нераспада" этого ядра. В таком случае, живой кот будет индикатором "нераспада", а мёртвый кот — показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.

Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в "нелокальной связи" друг с другом. То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились. При этом Хобсон ссылается на экспериментальные подтверждения этой квантовой теории.

"Самое интересное в теории квантовой запутанности — это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделённый на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними", — поясняет Хобсон.

Кот Шрёдингера больше не живой и мёртвый одновременно. Он мёртв, если произойдёт распад, и жив, если распад так и не случится.

Добавим, что похожие варианты решения этого парадокса были предложены ещё тремя группами учёных за последние тридцать лет, однако они не были восприняты всерьёз и так и остались незамеченными в широких научных кругах. Хобсон отмечает, что решение парадоксов квантовой механики, хотя бы теоретические, совершенно необходимы для её глубинного понимания.

Подробнее о работе физика можно почитать в его статье, которая была опубликована в журнале Physical Review A.

Также по теме: Физики создали квантовую связь между фотонами, разделёнными временем и пространством Ученые Германии и России поймали 100 тысяч запутанных фотонов Физики впервые получили квантовую спутанность двух алмазов при комнатной температуре Ученые из Японии телепортировали запутанный квант Поставлен новый рекорд квантовой телепортации

vesti.ru

Похожие новости:
Глава LIGO назвал незаменимым вклад России в открытие волн пространства-времени
Директор обсерватории LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) американский физик-теоретик Кип Торн, также являвшийся научным консультантом фильма «Интерстеллар», назвал незаменимым вклад российских ученых в открытие гравитационных волн — возмущения пространства-времени, предсказанные сто лет назад создателем общей ..
2016-02-13 1139 0 Наука и образование
0
Физики продемонстрировали квантовый сюрреализм
Физики из Торонтского университета в Канаде продемонстрировали то, что критики их предыдущих работ назвали квантовым сюрреализмом. Проведенный учеными эксперимент подтверждает интерпретацию квантовой механики, предположенную физиками Луи Де Бройлем и Дэвидом Бомом. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, а кратко о нем сообщает ..
2016-02-20 1493 0 Наука и образование
0
США начали ограничивать научные связи с Россией
Ряд американских ученых отказались от участия в предстоящих конференциях в России, сообщает издание Science News. Причиной отказов является правительственное указание ученым из государственных ведомств США прекратить посещение России. Руководства НАСА и Министерство энергетики Соединенных Штатов (DOE) еще в апреле ..
2014-08-05 1151 0 Наука и образование
0
Астрофизики из России стали лауреатами премии Кавли
Президент Норвежской академии наук объявил лауреатов премии Кавли за 2014 год. В области астрофизики среди них два русскоязычных физика-теоретика: Андрей Линде и Алексей Старобинский. На сайте премии сообщается, что она вручена за «новаторскую теорию космической инфляции». Идея об ускоренном расширении Вселенной ..
2014-05-30 1369 0 Наука и образование
0
Премию Крафорда получил американский математик из СССР
Шведская королевская академия наук назвала лауреатов премии Крафорда. Награду за достижения в области математики получил работавший в СССР американский ученый Яков Элиашберг. За научные труды в области астрономии премированы Рой Керр из Новой Зеландии и Роджер Блэндфорд из США. ..
2016-01-14 1124 0 Наука и образование
0
Нобелевский лауреат Накамура пожелал Японии экономического коллапса
Один из Нобелевских лауреатов по физике 2014 года, гражданин США японского происхождения Сюдзи Накамура, раскритиковал систему образования Японии, а для улучшения ситуации пожелал стране экономического коллапса. Об этом сообщается на сайте sciencemag.org. Это произошло в ходе пресс-конференции, состоявшейся 16 января ..
2015-01-20 1402 0 Наука и образование
0
«Наука от Ким Кардашян» обрела героев
Составлен список топ-50 ученых, имеющих высокий К-индекс — новый наукометрический показатель, названный в честь американской фотомодели Ким Кардашян. Люди, ставшие его лидерами, оказались как популяризаторами науки, так и ведущими учеными. Однако среди них мало представителей слабого пола. Недавно генетик ..
2014-09-23 1193 0 Наука и образование
0
Названы имена лауреатов «американской Нобелевской премии по медицине»
Названы лауреаты премии Ласкера за 2015 год. Ее получили трое ученых за исследования самовосстановления ДНК и терапию рака, а также команда «Врачей без границ» за борьбу с распространением вируса Эбола в Африке. О награде, которую часто рассматривают как американский аналог Нобелевской премии ..
2015-09-09 1230 0 Наука и образование
1
Нужна ли физике философия?
Столкнувшись с феноменом «тонкой настройки» Вселенной, физики запросили помощь философов. Когда прославленный учёный всерьёз говорит о миллионах мультивселенных, старый вопрос о нашем космическом одиночестве приобретает новый оттенок. Наша Вселенная постоянно расширяется, причём делает ..
2014-04-07 1686 0 Наука и образование
0
Ученые из МГУ допустили беспрецедентный резонанс
Физик Андрей Широков из Московского государственного университета имени Михаила Ломоносова принял участие в теоретическом исследовании, которое обосновало полученное в эксперименте низкое значение энергии тетранейтрона — короткоживущей частицы, состоящей из четырех нейтронов. Статья ученых опубликована в журнале ..
2016-12-25 4929 0 Наука и образование
0
Стивен Хокинг назвал имя сформировавшего его мировоззрение человека
Британский физик-теоретик Стивен Хокинг назвал человека, благодаря которому в детстве он приобрел любовь к науке и занял кафедру, которую в XVII веке возглавлял первооткрыватель закона всемирного тяготения Исаак Ньютон. О своем учителе математики Дикране Тахте ученый ..
2016-03-09 1073 0 Наука и образование
0
Названы главные особенности теории всего
Лауреат Нобелевской премии по физике Герард’т Хоофт назвал две особенности, которыми, по его мнению, будет наделена теория всего. Точка зрения нидерландского ученого изложена в его препринте на arXiv.org.«Кажется очевидным, что это решение (непротиворечивое объединение общей теории относительности и квантовой механики ..
2017-10-09 11404 0 Наука и образование
0
Академия наук в Америке
Американская Академия наук очень большая. Куда больше российской или французской, а называется она - «университеты». По старой британской традиции слово Academy обозначает систему высшего образования, а academic - преподаватель университета. Можно вспомнить слова студенческой песни средневековых школяров: ..
2013-08-4 2611 0 Наука и образование
0
Математик Людвиг Фаддеев удостоен высшей награды РАН
Профессор Санкт-Петербургского государственного университета, математик Людвиг Фаддеев удостоился высшей награды Российской академии наук — большой золотой медали имени Михаила Ломоносова. Об этом сообщает в пятницу, 7 марта, агентство «Интерфакс» со ссылкой на пресс-службу вуза. Большая золотая медаль ..
2014-03-10 1305 0 Наука и образование
0
Опубликован список самых влиятельных в мире ученых
Компания Thomson Reuters представила отчет «Самые влиятельные в мире ученые — 2015». В списке значатся деятели науки, сделавшие наиболее значимый вклад в своей области исследований. Об отчете сообщается в пресс-релизе компании, поступившем в редакцию «Ленты.ру».Второй год подряд список ..
2016-01-25 1537 0 Наука и образование
0