В 1935 году физик австрийского происхождения Эрвин Шредингер описал мысленный эксперимент, который высветил очевидную проблему, лежащую в основе квантовой механики. Проблема остается актуальной и по сей день, ее суть выражена в, казалось бы, нелепой идее Шредингера о кошке, находящейся в неопределенном состоянии жизни и смерти.
Физики-теоретики из Автономного университета Барселоны в Испании полагают, что им, наконец, удалось объяснить, почему кот Шредингера всегда появляется в одном и том же состоянии после наблюдения. Исследование было опубликовано в Physical Review X.
Их предложение в значительной степени основывается на предположении, что каждая возможность квантовой системы сама по себе представляет собой вселенную, — концепция, известная как теория множественных миров.
Исходя из этого, Филипп Страсберг, Тереза Э. Рейнхард и Йозеф Шиндлер использовали первые принципы, чтобы показать, как запутанность частиц в существующем ландшафте вытаскивает кота Шредингера из его собственного уравнения, делая его либо живым, либо мертвым, но никогда не промежуточным.
Некоторые из самых ранних дебатов в квантовой физике были о способах интерпретации неопределенности. По словам Альберта Эйнштейна, Бог «не играет в кости».
В то время как на бумаге комбинации состояний частиц навязываются в диапазоне возможных судеб, они существуют как физические абсолюты, даже когда никто не смотрит... верно? Нет.
Спустя столетие метафорическое божество Эйнштейна все еще бросает кости в космическую игру в кости, а физики все еще обсуждают, что это вообще означает за пределами абстрактных вычислений.
Одна из попыток осмыслить это различие в реальностях — представить все возможности состояний частицы как одинаково действительные, каждое из которых представляет свою собственную частную вселенную. Из этих многочисленных миров только один вплетается в наш, когда сталкивается с нашей собственной обширной сетью устоявшихся возможностей, заслуживая право считаться «реальным».
В численной демонстрации команды масштаб взаимодействий быстро нарастает таким образом, что подавляет возможности до тех пор, пока не останутся отдельные состояния.
Другими словами, учитывая сложность Вселенной, окружающей кота Шредингера, включающей в себя коробку, наблюдателей, здание, в котором они находятся, и далеко за его пределами, быстро растущие со временем взаимодействия между окружающей средой и живыми и мертвыми состояниями означают, что эти два состояния не будут выглядеть как смесь.
На самом деле, это слияние миров происходит на таком малом уровне и так быстро, что сравнительно небольшое количество частиц может быстро сгладить нечеткость неопределенного состояния, заставляя квантовую дымку практически исчезнуть в самых малых масштабах.
«Поскольку объекты повседневной жизни содержат огромное количество частиц, это объясняет, почему мультивселенная не воспринимается нами напрямую», — пишут исследователи.
Проблема решена, верно? И да, и нет. Хотя гипотеза помогает нам визуализировать выбор одного состояния из лотереи бесчисленных возможностей, объяснение все еще опирается на предположение, что все вселенные ведут себя таким образом. Эти вселенные также не учитывают сложности общей теории относительности.
Можно еще представить, что правильная комбинация запутанных состояний все еще может выдать смесь живого кота и мертвого кота, или, по крайней мере, это не исключено. Также остается вопрос о том, насколько далеко квантовая случайность может оказывать влияние в макроскопической реальности, подобной нашей.
Тем не менее, это не первый случай, когда физики-теоретики указывают на необходимость включения более масштабных изображений существующих состояний, чтобы понять, почему неопределенное квантовое размытие внезапно фиксируется на одном измерении.
Кот Шредингера еще долго будет оставаться загадкой физики, переворачиваясь в гробу как идеальная метафора для области физики, которая по-прежнему полна возможностей.
