В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Согласно нашим лучшим теориям о поведении частиц, вакуум - это бурлящая масса виртуальных частиц, которые существуют сами по себе, даже когда рядом нет «настоящих» частиц. И это не просто праздная возня с уравнениями, ведь, не делая поправку на эффект этих вакуумных флуктуаций, мы просто не сможем получить верные ответы на задачи, включающие рассеяние частиц друг другом. Это веское свидетельство того, что теория, как мы помним, основанная прямо на соотношениях неопределенности, верна. Виртуальные частицы и вакуумные флуктуации столь же реальны, как и все остальное в квантовой теории, - столь же реальны, как корпускулярно-волновой дуализм, принцип неопределенности и действие на расстоянии. В таком мире едва ли кажется честным вообще называть парадоксом загадку кота Шрёдингера.

Кот Шрёдингера

Знаменитый парадокс с котом появился на страницах печати (Naturwissenschaften , том 23, с. 812) в 1935 году, в тот же год, когда вышла статья о парадоксе Эйнштейна - Подольского - Розена. Эйнштейн счел предложение Шрёдингера «великолепным способом» показать, что волновое представление о материи является неполным представлением о реальности56, и парадокс с котом вместе с аргументом Эйнштейна - Подольского - Розена до сих пор обсуждается в квантовой теории. Однако, в отличие от аргумента ЭПР, он не был разрешен так, чтобы удовлетворить всех и каждого.

И все же идея, стоящая за этим мысленным экспериментом, очень проста. Шрёдингер предположил, что нужно представить ящик, в котором находится источник радиации, детектор, фиксирующий присутствие радиоактивных частиц (к примеру, счетчик Гейгера), стеклянный флакон с ядом наподобие цианида и живой кот. Аппарат в ящике настроен таким образом, чтобы детектор был включен в течение такого времени, которого достаточно для появления пятидесятипроцентной вероятности того, что один из атомов радиоактивного вещества распадется и детектор зафиксирует частицу. Если детектор зарегистрирует это, стеклянный контейнер разобьется и кот умрет; если же нет, кот выживет.

Рис. 9.19. Нейтрон может на короткое время превратиться в протон и заряженный пион, при условии что две эти частицы быстро снова сойдутся вместе.

См., например, письма 16-18 в «Письмах о волновой механике» Шрёдингера.

I

t

ТГ I +

I

Рис. 9.20. А пион может создать виртуальную пару нейтрон - антипротон на столь же короткое время.