На сайте Phys.org опубликована интересная заметка Four common misconceptions about quantum physics - "Четыре распространенных заблуждения о квантовой физике".

Квантовая механика, теория, управляющая микромиром атомов и частиц, в отличие от многих других областей физики, причудлива и нелогична, что делает ее ослепительной и интригующей. Когда Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена Алену Аспекту, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру за исследования, проливающие свет на квантовую механику, это вызвало волнение и обсуждение.

Но часто можно запутаться из-за ряда устойчивых мифов и неправильных представлений. Основных таких мифов четыре. Сегодня мы рассмотрим первый из них.

Кошка может быть мертвой и живой

Эрвин Шредингер, вероятно, никогда не мог предсказать, что его мысленный эксперимент, кот Шредингера, получит статус интернет-мема в XXI веке.

Картинка с сайта Pixabay

Это предполагает, что незадачливое животное из семейства кошачьих, застрявшее в коробке с аварийным выключателем, срабатывающим в результате случайного квантового события — например, радиоактивного распада — может быть одновременно и живым, и мертвым, если мы не откроем коробку для проверки.

Давно известно, что квантовые частицы могут находиться в двух состояниях — например, в двух местах — одновременно. Это называется суперпозицией.

Ученые смогли показать это в знаменитом эксперименте с двумя щелями, когда одна квантовая частица, такая как фотон или электрон, может пройти через две разные щели в стене одновременно.

В квантовой физике состояние каждой частицы также является волной. Но когда посылается поток фотонов — один за другим — через щели, он создает узор из двух интерферирующих друг с другом волн на экране за щелью. Поскольку у каждого фотона не было других фотонов, с которыми он мог бы смешан, когда он проходил через щели, это означает, что он должен был одновременно пройти через обе щели, мешая самому себе.

Однако, чтобы это работало, состояния (волны) в суперпозиции частицы, проходящей через обе щели, должны быть «когерентными» — иметь четко определенные отношения друг с другом.

Эти эксперименты с суперпозицией можно проводить с объектами постоянно увеличивающегося размера и сложности. Один известный эксперимент Антона Цайлингера в 1999 году продемонстрировал квантовую суперпозицию с большими молекулами углерода-60, известными как "buckyballs" - "крутые шары".

Так что же это значит для бедного кота? Действительно ли он и жив, и мертв, пока не открыта коробку? Очевидно, что кошка — это не что иное, как отдельный фотон в контролируемой лабораторной среде, она намного больше и сложнее. Любая когерентность, которую триллионы и триллионы атомов, составляющих кошку, могут иметь друг с другом, чрезвычайно недолговечна.

Это не означает, что квантовая когерентность невозможна в биологических системах, просто она обычно неприменима к крупным существам, таким как кошки или люди.

Подробнее эти рассуждения можно прочитать в публикации National Geographic на английском языке "The Physics Behind Schrödinger's Cat Paradox" - "Физика парадокса кота Шредингера".

Продолжение следует...