Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Dead Cats, Live Cats, and Probability in Quantum Physics

Мёртвые коты, живые коты, и вероятности в квантовой физике

В традиционной интерпретации квантовой физики волновая функция представляется как отображение вероятности того, что частица будет находиться в определённом месте.

После того, как измерение снято, происходит коллапс волновой функции, присваивающий частице определённое значение для измеренной величины.

В эксперименте с двумя щелями волновая функция разделяется между двумя прорезями, при этом её итоговое изображение на экране подвергается вмешательству вероятностей.

Когда результаты измерений отображаются на экране, вероятности распределяются так, что более вероятно обнаружить частицы в одних областях, и менее вероятно в других, в результате чего образуются светлые и тёмные интерференционные полосы.

Частица никогда не разделяется, однако вероятность того, где частица находится, определённо разделится.

После завершения измерений распределение вероятностей - это всё, что имеется.

Такое толкование было изложено физиком Максом Борном и стало основой для Копенгагенской интерпретации квантовой механики (которую я объясняю ближе к концу главы).

За это толкование Борн получил (три десятилетия спустя) в 1954 г. Нобелевскую премию по физике.

Почти сразу же, как была предложена трактовка вероятностей, Эрвин Щрёдингер выступил с ужасающим мысленным экспериментом, намеренный показать, как она абсурдна.

Так возникла одна из самых значительных и неправильно понятых идей во всей физике: эксперимент с котом Шрёдингера.

В этом эксперименте Шрёдингер выдвинул гипотезу о радиоактивной частице, которая имела 50-процентный шанс совершить распад в течение часа.

Он предложил поместить радиоактивный материал внутрь закрытой коробки рядом со счётчиком Гейгера, который обнаружил бы радиацию.

Когда счётчик Гейгера засечёт излучение от распада, будет разбит сосуд с ядовитым газом.

Также внутри коробки находится кот.

Если сосуд разбивается, кот умирает.

(Я говорил вам, что это было ужасающе.)

Теперь, согласно интерпретации волновой функции Борна, по прошествии часа атом находится в таком квантовом состоянии, в котором он одновременно распался и не распался - 50-процентная возможность для каждого результата.

Это означает, что счётчик Гейгера находится в состоянии, когда он одновременно сработал и не сработал.

Сосуд, содержащий ядовитый газ, одновременно разбит и не разбит.

Кот одновременно мёртв и жив!

Такие рассуждения могут звучать нелепо, но это логическое продолжение того, что частица как распалась, так и не распалась.

Шрёдингер полагал, что квантовая физика не может изображать такой ненормальный мир, однако кот должен быть либо полностью жив, либо полностью мёртв даже до того, как коробка открыта и осмотрена.

После того, как коробка откроется, согласно этому толкованию, состояние кота становится так или иначе хорошо определённым, но без наблюдения кот одновременно находится в обоих состояниях.

Хотя эксперимент с котом Шрёдингера был создан в качестве противопоставления к данной интерпретации квантовой механики, он стал самым драматичным примером, который используется для иллюстрации странностей квантовой природы действительности.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145370

Переводчики: ilves_ArtO