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:
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 1133 0 Наука и образование
0
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 1151 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 1242 0 Наука и образование
1
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 1348 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 1417 0 Наука и образование
0
Нобелевский лауреат поблагодарил Усманова за возвращение медали
Лауреат Нобелевской премии американский биолог Джеймс Уотсон заявил, что глубоко тронут жестом российского миллиардера Алишера Усманова, который купил на аукционе Нобелевскую медаль, чтобы вернуть ее владельцу, сообщает агентство Sputnik. Российский предприниматель Алишер Усманов приобрел ..
2014-12-11 1548 0 Наука и образование
0
Японий станет 113-м элементом таблицы Менделеева
Новый 113-й химический элемент таблицы Дмитрия Менделеева получит название японий. За название нового элемента в настоящее время борются коллективы ученых из России, США и Японии. Об этом сообщает информационное агентство Sputnik.За авторство открытия 113-го химического элемента ..
2015-12-27 1355 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 1543 0 Наука и образование
0
Математического «Нобеля» дали герою фильма «Игры разума»
Норвежская академия наук и литературы назвала лауреатов Абелевской премии по математике. Ими стали Джон Нэш и Луис Ниренберг из США, сообщается на сайте премии. Ученым присудили ее «за яркий и оригинальный вклад в теорию нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных и ее приложения к геометрическому анализу». ..
2015-03-26 1330 0 Наука и образование
1
Нобелевскую премию по экономике вручат за анализ власти рынка
13 октября 2014 года были объявлены имена лауреатов Премии Шведского государственного банка по экономическим наукам памяти Альфреда Нобеля, известной также как Нобелевская премия по экономике. «За анализ власти рынка и ее регуляции» награду вручат Жану Тиролю (Jean ..
2014-10-13 1384 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 2686 0 Наука и образование
0
Нобелевский лауреат объявил бойкот научным журналам
Американский цитолог, лауреат Нобелевской премии по медицине Рэнди Шекман заявил, что его лаборатория больше не будет сотрудничать с крупными научными журналами Nature, Cell и Science, поскольку они искажают научный процесс. Ведущие научные журналы представляют научный процесс в неверном свете ..
2013-12-10 1318 0 Наука и образование
0
Названы лауреаты аналога Нобелевской премии от Юрия Мильнера
В бывшем ангаре НАСА в Калифорнии прошла церемония вручения крупнейшей (в денежном выражении) научной премии Breakthrough Prize. Награда учреждена российским инвестором Юрием Мильнером, основателем Facebook Марком Цукербергом, сооснователем Google Сергеем Брином, а также основателем ..
2015-11-09 1206 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 1200 0 Наука и образование
0
Нобелевскую премию по литературе присудили Бобу Дилану
Нобелевским лауреатом по литературе 2016 года стал американский поэт и певец Боб Дилан. Премию вручили с формулировкой: «за создание новых средств поэтической выразительности в рамках великой американской песенной традиции». Об этом было объявлено на церемонии в Стокгольме, где находится Шведская ..
2016-10-13 2021 0 Наука и образование
0