![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Кот Шредингера (часть 3)
Заключительная часть рассказа о Коте Шредингера.
Итак, у нас есть:
1. Объекты микромира, которые по отдельности нами не воспринимаются или почти не воспринимаются (если учесть бесчеловечные опыты Вавилова по обстрелу голодных студентов одиночными фотонами).
2. Объекты макромира, состоящие из неисчислимого множества микрообъектов, которые никак не “реагируют” внешне на отдельные частицы, атомы и т.п.
3. Объекты макромира, которые служат “мостиком” между микромиром и макромиром и способны отвечать на микровоздействие с такой силой, что оно заметно в макромире (эффект лавины от пролетевшей вороны). Например, счетчик Гейгера, который реагирует отчетливо слышимым щелчком на единственную бета-частицу.
Теперь – опыт с котом.
Пункт 1. Объект микромира.
Берется какая-то квантовая система, которая ведет себя случайным образом. Это значит, что рассчитанная (по волновой функции) вероятность “долбания” получается не 0% и не 100%, а, скажем, 50 на 50. Основой для создания такой системы служат объекты микромира.
В качестве примера можно рассмотреть крупинку радиоактивного вещества. Время от времени (по случайному закону) она теряет электрон. Этот потерянный электрон – как раз объект микромира, подлежащий рассмотрению.
Пункт 2. Объект макромира.
Ну, скажем, наглый, пушистый кот. На отдельный электрон ему начхать.
Пункт 3. “Мостик”
В качестве “мостика” между микромиром и макромиром берем счетчик Гейгера.
Теперь объединяем это все вместе. Ставим ящик, кладем туда крупинку радиоактивного вещества. Ставим на определенном расстоянии счетчик Гейгера. Сажаем в ящик кота. Присобачиваем к счетчику Гейгера устройство, которое тихо прищучит наглое животное в тот момент, когда счетчик Гейгера щелкнет. Шредингер был еще тот садюга: предложил механизм, который разобъет ампулу с цианидом в момент щелчка и отравит кота. Лучше бы в качестве кота посадили фрика в клетке. Ящик закрываем наглухо и оставляем.
Составляем волновую функцию. Пусть согласно ей получается, что в период времени между 0 и 10 секундами (с момента закрытия крышки) счетчик Гейгера щелкнет с вероятностью 50 на 50. Спрашивается: в каком состоянии находится кот на 10-й секунде: мертв он или жив?
Правильный ответ: кот либо жив, либо мертв с вероятностью 50 на 50.
Если же хочешь знать точно, открой крышку да посмотри!
Это открывание опыта не нарушит. Фрики любят говорить, что сам факт наблюдения может изменить результат опыта. Это гон. Не всякое наблюдение может изменить результат опыта. Кот – макрообъект, человек, открывший ящик – тоже макрообъект. Они между собой взаимодействуют самым обычным образом. Кот в ящике будет либо дохлым, либо живым с шансом 50 на 50 – только и всего.
А вот если передвинуть счетчик Гейгера, скажем, подальше – результат изменится. Дальше от источника излучения, значит – излучение слабее. Раз излучение слабее, вероятность будет меньше – и шансы кота сохранить пушистую шкурку возрастут.
Кстати, можно открыть крышку и через минуту – и ответить, в каком состоянии был кот на 10-й секунде. Если животное живое, то понятно, что и на 10-й секунде оно было живым. А если животное мертвое, то используем обычные методы криминалистической экспертизы (применимые к макрообъектам) и устанавливаем время смерти по зрачкам и т.п.
Так, но откуда же эти разговоры о коте, который ни жив, ни мертв или одновременно и жив, и мертв? А вот откуда. Допустим, счетчик Гейгера щелкнул ровно через 10 секунд. Согласно представлениям, основанным на манере мышления а-ля-“детский конструктор” где-то в момент времени 9,96 частица стартовала и через 0,04 секунды попала в счетчик. Спрашивается, можно ли сказать, что в момент времени 9,98 частица находилась на полпути от крупинки к коту?
Сказать то можно... только это будет неправдой. Если поставить на полпути пролетный детектор (это такой прибор-“мостик”, который реагирует на частицу, но не поглощает ее), то... то вероятность изменится и окажется вовсе не 50 на 50. То есть, попытка убедиться, что какая-то там хрень куда-то “летела” приведет к мегаоблому: хрень начнет “летать” иначе. И придется “детский конструктор” ломать и придумывать какие-то оправдания.
Оправдания примерно так и звучат: хрень, типа, летит и, типа, не летит. Или еще какой-нибудь звучный отмаз вроде: “хрень находится в суперпозиции летящего и не летящего состояний”. Если довести эти отмазки до абсурда, то можно как раз прийти к коту, который был ни-жив-ни-мертв в момент 9,98. Парадокс Шредингера лишний раз доказывает, что с объектами микромира метод “детского конструктора” не работает.
На самом деле все просто: не надо переносить представления макромира на микромир, полагаться на “здравый смысл”. Если бильярдный шарик летит, его спокойно можно наблюдать и на полпути, и на четверть пути, и это ничего не изменит, то с электроном это не так. Электрону, видите ли, плевать на то, что какой-то философ сравнил его с бильярдным шариком. Электрон не обязан подражать бильярдному шарику.
Единственно, чему “обязан” следовать электрон, это – волновой функции. Если волновая функция говорит, что шанс 50 на 50, значит должно быть так – или квантовая механика неверна. Если волновая функция говорит, что добавление пролетного детектора изменит шансы – значит так и есть, а сравнение электрона с шариком – просто художественная метафора, которая иногда работает, а иногда нет. Через такие метафоры: “частица”, “волна”, “облако”, “ток” – легче запоминать материал. Но надо понимать, что все эти метафоры работают от случая к случаю.
Итак, у нас есть:
1. Объекты микромира, которые по отдельности нами не воспринимаются или почти не воспринимаются (если учесть бесчеловечные опыты Вавилова по обстрелу голодных студентов одиночными фотонами).
2. Объекты макромира, состоящие из неисчислимого множества микрообъектов, которые никак не “реагируют” внешне на отдельные частицы, атомы и т.п.
3. Объекты макромира, которые служат “мостиком” между микромиром и макромиром и способны отвечать на микровоздействие с такой силой, что оно заметно в макромире (эффект лавины от пролетевшей вороны). Например, счетчик Гейгера, который реагирует отчетливо слышимым щелчком на единственную бета-частицу.
Теперь – опыт с котом.
Пункт 1. Объект микромира.
Берется какая-то квантовая система, которая ведет себя случайным образом. Это значит, что рассчитанная (по волновой функции) вероятность “долбания” получается не 0% и не 100%, а, скажем, 50 на 50. Основой для создания такой системы служат объекты микромира.
В качестве примера можно рассмотреть крупинку радиоактивного вещества. Время от времени (по случайному закону) она теряет электрон. Этот потерянный электрон – как раз объект микромира, подлежащий рассмотрению.
Пункт 2. Объект макромира.
Ну, скажем, наглый, пушистый кот. На отдельный электрон ему начхать.
Пункт 3. “Мостик”
В качестве “мостика” между микромиром и макромиром берем счетчик Гейгера.
Теперь объединяем это все вместе. Ставим ящик, кладем туда крупинку радиоактивного вещества. Ставим на определенном расстоянии счетчик Гейгера. Сажаем в ящик кота. Присобачиваем к счетчику Гейгера устройство, которое тихо прищучит наглое животное в тот момент, когда счетчик Гейгера щелкнет. Шредингер был еще тот садюга: предложил механизм, который разобъет ампулу с цианидом в момент щелчка и отравит кота. Лучше бы в качестве кота посадили фрика в клетке. Ящик закрываем наглухо и оставляем.
Составляем волновую функцию. Пусть согласно ей получается, что в период времени между 0 и 10 секундами (с момента закрытия крышки) счетчик Гейгера щелкнет с вероятностью 50 на 50. Спрашивается: в каком состоянии находится кот на 10-й секунде: мертв он или жив?
Правильный ответ: кот либо жив, либо мертв с вероятностью 50 на 50.
Если же хочешь знать точно, открой крышку да посмотри!
Это открывание опыта не нарушит. Фрики любят говорить, что сам факт наблюдения может изменить результат опыта. Это гон. Не всякое наблюдение может изменить результат опыта. Кот – макрообъект, человек, открывший ящик – тоже макрообъект. Они между собой взаимодействуют самым обычным образом. Кот в ящике будет либо дохлым, либо живым с шансом 50 на 50 – только и всего.
А вот если передвинуть счетчик Гейгера, скажем, подальше – результат изменится. Дальше от источника излучения, значит – излучение слабее. Раз излучение слабее, вероятность будет меньше – и шансы кота сохранить пушистую шкурку возрастут.
Кстати, можно открыть крышку и через минуту – и ответить, в каком состоянии был кот на 10-й секунде. Если животное живое, то понятно, что и на 10-й секунде оно было живым. А если животное мертвое, то используем обычные методы криминалистической экспертизы (применимые к макрообъектам) и устанавливаем время смерти по зрачкам и т.п.
Так, но откуда же эти разговоры о коте, который ни жив, ни мертв или одновременно и жив, и мертв? А вот откуда. Допустим, счетчик Гейгера щелкнул ровно через 10 секунд. Согласно представлениям, основанным на манере мышления а-ля-“детский конструктор” где-то в момент времени 9,96 частица стартовала и через 0,04 секунды попала в счетчик. Спрашивается, можно ли сказать, что в момент времени 9,98 частица находилась на полпути от крупинки к коту?
Сказать то можно... только это будет неправдой. Если поставить на полпути пролетный детектор (это такой прибор-“мостик”, который реагирует на частицу, но не поглощает ее), то... то вероятность изменится и окажется вовсе не 50 на 50. То есть, попытка убедиться, что какая-то там хрень куда-то “летела” приведет к мегаоблому: хрень начнет “летать” иначе. И придется “детский конструктор” ломать и придумывать какие-то оправдания.
Оправдания примерно так и звучат: хрень, типа, летит и, типа, не летит. Или еще какой-нибудь звучный отмаз вроде: “хрень находится в суперпозиции летящего и не летящего состояний”. Если довести эти отмазки до абсурда, то можно как раз прийти к коту, который был ни-жив-ни-мертв в момент 9,98. Парадокс Шредингера лишний раз доказывает, что с объектами микромира метод “детского конструктора” не работает.
На самом деле все просто: не надо переносить представления макромира на микромир, полагаться на “здравый смысл”. Если бильярдный шарик летит, его спокойно можно наблюдать и на полпути, и на четверть пути, и это ничего не изменит, то с электроном это не так. Электрону, видите ли, плевать на то, что какой-то философ сравнил его с бильярдным шариком. Электрон не обязан подражать бильярдному шарику.
Единственно, чему “обязан” следовать электрон, это – волновой функции. Если волновая функция говорит, что шанс 50 на 50, значит должно быть так – или квантовая механика неверна. Если волновая функция говорит, что добавление пролетного детектора изменит шансы – значит так и есть, а сравнение электрона с шариком – просто художественная метафора, которая иногда работает, а иногда нет. Через такие метафоры: “частица”, “волна”, “облако”, “ток” – легче запоминать материал. Но надо понимать, что все эти метафоры работают от случая к случаю.
no subject