Мысленный эксперимент в котом в коробке, предложенный в 1935 году австрийским физиком Эрвином Шрёдингером, хорошо известен даже тем, кто в начальной школе прогуливал уроки по квантовой физике и до сих пор на глазок не отличает магнон от фонона.
На всякий случай напомним: несчастный воображаемый кот одновременно жив и мертв внутри коробки или существует в суперпозиции «мертвого» и «живого» состояний так же, как субатомные частицы существуют в суперпозиции многих состояний одновременно. Только заглянув внутрь, мы можем узнать судьбу кота.
Оказалось, что физики-теоретики не такие уж и бессердечные люди, как их принято считать. Они не покладая рук размышляли над судьбой воображаемого кота и наконец нашли решение. В New Journal of Physics появилась статья, описывающая способ заглянуть в воображаемую коробку с мысленным котом, не открывая ее, а также попутно объясняющая один из главных физических парадоксов.
Если почтальон еще не бросил в твой почтовый ящик свежий номер «Нового журнала по физике», то рассказываем.
Авторы статьи Хольгер Ф. Хофманн, доцент физики из Университета Хиросимы в Японии и Картик Патекар из Индийского технологического института в Бомбее подошли к решению проблемы следующим образом. Для начала они разбили задачу на два этапа: «посмотреть на кота» (начальное взаимодействие) и «узнать, жив он или мертв» (результат).
Хоффман и Патекар предположили, что все фотоны, участвующие в начальном взаимодействии (то есть тогда, когда мы смотрим на кота), захватываются без потери какой-либо информации о его состоянии. И только на втором этапе (когда мы понимаем, жив он или мертв) половина информации (то есть версия «кот жив, ура!» или «кот мертв, эх!») отсеивается как не соответствующая действительности.
«Что интересно, получается, что один из вариантов полностью стирает другой!» — заявил Хоффман. Вот как ученые объяснили свою концепцию применительно к коту Шредингера:
«Представим, что кот все еще находится в коробке, но вместо того, чтобы заглядывать внутрь, чтобы определить, жив он или нет, мы устанавливаем камеру вне коробки, причем берем такую камеру, которая может каким-то образом сделать снимок внутри нее (так как эксперимент мысленный, представим, что такая камера существует). Как только изображение сделано, камера получает два вида информации (то, что исследователи называют квантовой меткой) — является ли кот живым или мертвым после взаимодействия. Ни одна из частей этой информации еще не потеряна. И в зависимости от того, как участники эксперимента интерпретируют изображение, они откажутся от одной (не соответствующей действительности) части информации.
«Таким образом, — заявляет Хоффман, — если раньше мы думали, что для того, чтобы узнать, жив кот или нет, нам нужно было нарушить работу системы и необратимо изменить ее, то сейчас понимаем, что это вовсе не обязательное условие».
