Котката на Шрьодингер / Контакти / Приятели

Та, с тази рокля е нещо подобно:

роблемът с котката
Откривателят на вълновото уравнение Ервин Шрьодингер решил, че нещата са отишли прекалено надалеч и признал на Бор, че съжалява, че изобщо е предложил вълновата теория, щом тя въвежда концепцията за вероятност във физиката.
За да унищожи идеята за вероятностите, той предложил експеримент. Представете си затворена в кутия котка. Вътре в кутията има бутилка с отровен газ, свързана с чук, който на свой ред е свързан с гайгеров брояч, поставен до парче уран. Никой не спори, че радиоактивното разпадане на атома на урана е чисто квантово явление, което не може да се предскаже. Да кажем, че има 50 процента вероятност атомът на урана да се разпадне през следващата секунда. Ако това стане, гайгеровият брояч ще се задейства, чукът ще разбие бутилката и ще убие котката. Невъзможно е да кажете дали котката е жива или мъртва, преди да сте отворили кутията. Всъщност, за да опишат животното, физиците трябва да използват вълновата функция на живата и мъртвата котка — т.е., поставяме котката в неприятното положение да е наполовина жива и наполовина мъртва.
Да отворим кутията. Надзърнем ли вътре, ни правим наблюдение, вълновата функция колапсира и виждаме, че котката е, да речем, жива. За Шрьодингер това звучало глупаво. Как е възможно котката да е едновременно жива и мъртва, само защото не сме я държали под око? Нима тя започва да съществува едва когато я наблюдаваме? Айнщайн също не бил особено щастлив от тази интерпретация. Когато в дома му идвали гости, той им казвал: „Вижте луната.“ Дали тя започва да съществува, когато някоя мишка погледне към нея? За Айнщайн отговорът бил не. Но в известен смисъл, той би могъл да бъде и положителен.
Накрая се стигнало до историческия сблъсък между Айнщайн и Бор на конференцията в Солвей през 1930 г. По-късно Уилър ще отбележи, че това бил най-големият известен му дебат в историята на науката. За тридесет години не му се е случвало да чуе за спор между двама по-велики умове върху по-дълбок въпрос, имащ такива огромни последствия за нашето разбиране за вселената.
Винаги дръзкият, предизвикателен и изключително красноречив Айнщайн излязъл с цяла канонада „мисловни експерименти“, целящи унищожаването на квантовата теория. Непрестанно мънкащият Бор се олюлявал при всяка следваща атака. „За мен беше истинско удоволствие да присъствам на диалога между Бор и Айнщайн — спомня си физикът Пол Еренфест. — Беше като партия шах с все нови и нови ходове. Нещо като вечен двигател от втория тип, решен да пробие през неопределеността. Бор неизменно пуфтеше философски с лулата си и се мъчеше да намери начин да обори всеки следващ пример. Айнщайн беше като същинска кукла на пружина, изскачаща живо от кутията си всяка сутрин. О, беше наистина прекрасно. Аз лично почти безрезервно подкрепям Бор и съм против Айнщайн. Сега той се държи към Бор по същия начин, както противниците на собствената му теория в миналото.“
Накрая Айнщайн предложил експеримент, който според него щял да нанесе окончателен удар на квантовата теория. Да си представим кутия, в която са затворени фотони. Ако кутията има затвор, той може да се отвори за съвсем кратко време и да освободи един фотон. Ние можем да измерим точно скоростта на затвора и енергията на фотона, и следователно сме в състояние да определим състоянието на протона с безкрайна точност, с което нарушаваме принципа на неопределеността.
„Това бе тежък удар за Бор — пише Еренфест. — Тогава не успя да намери решение. Цялата вечер си остана намусен и обикаляше всички присъстващи, мъчейки се да ги убеди, че това не може да е вярно, тъй като ако А. е прав, това ще означава край на физиката. Само че така и не успя да намери опровержение. Никога няма да забравя как двамата опоненти напускаха университетския клуб. Величественият Айнщайн крачеше спокойно с дяволита усмивка на лице, а Бор се тътреше до него, очевидно извън себе си.“
Когато по-късно Еренфест се срещнал с Бор, той буквално бил загубил дар слово. Единственото нещо, което можел да произнася отново и отново, било: „Айнщайн… Айнщайн… Айнщайн…“
На следващия ден Бор, който прекарал напрегната безсънна нощ, успял да намери малка пукнатина в аргумента на Айнщайн. След освобождаването на фотона кутията става малко по-лека, тъй като материята и енергията са едно цяло. Това означава, че кутията леко се повдига под въздействието на гравитацията, тъй като енергията е маса според собствената теория на Айнщайн. Това обаче внася елемент на неопределеност в енергията на фотона. Ако измерим неопределеността на масата и неопределеността на скоростта на затвора ще открием, че кутията се подчинява точно на принципа на неопределеността. Бор използвал собствената теория на Айнщайн за гравитацията, за да го опровергае! Айнщайн бил победен.
Твърдят, че след като Айнщайн заявил, че „Бог не играе на зарове“, Бор му отвърнал: „Спрете да казвате на Бог какво да прави.“ В крайна сметка Айнщайн признал, че Бор е успял да обори аргументите му. „Убеден съм, че в теорията му несъмнено се съдържа зрънце истина“, пише по-късно той. (Въпреки това Айнщайн се отнасял с презрение към физиците, които не успявали да проумеят неуловимите парадокси на квантовата теория: „Разбира се, днес всеки шарлатанин смята, че знае отговора, а всъщност заблуждава сам себе си.“
След тези и други разгорещени дебати с квантовите физици, Айнщайн най-после се отказал, но предприел друг подход. Той признал, че квантовата теория е вярна, но само в определена област и като приблизително описание на реалната истина. Айнщайн искал да абсорбира квантовата теория в една по-обща и могъща теория, наречена обща теория на полето — по същия начин, по който теорията на относителността генерализирала (но не унищожила) теорията на Нютон.
(Този дебат между Айнщайн и Шрьодингер от една страна и Бор и Хайзенберг от друга не може да се подмине с лека ръка, тъй като „мисловните експерименти“ вече могат да се проведат в лабораторни условия. Макар че учените не могат да направят котката едновременно жива и мъртва, с помощта на нанотехнологиите те са в състояние да манипулират отделни атоми. Неотдавна тези важни експерименти бяха проведени с молекула, съдържаща 60 въглеродни атома, така че „стената“ на Бор, която разделя големите тела от квантовите, рязко започна да се руши. Днес експериментаторите дори размишляват какво е необходимо, за да се покаже, че състоящият се от хиляди атоми вирус може да се намира на две места едновременно.)