O autorovi: Michail Naumovich Epstein je kulturní vědec, filolog, profesor teorie kultury na univerzitách Emory (USA) a Durham (UK).
Vedle domu v Curychu, kde Erwin Schrödinger žil v letech 1921 až 1926, stojí figurka kočky v plné velikosti, která se objevuje a mizí v závislosti na osvětlení. Foto z www.wikipedia.org
Myšlenkový experiment, který v roce 1935 navrhl rakouský fyzik Erwin Schrödinger, se proslavil – a to nejen mezi vědci – především díky fantasmagorické postavě polomrtvé, polomrtvé kočky. Podle podmínek pokusu jsou v uzavřené krabici: kočka, mechanismus s radioaktivním atomovým jádrem a nádoba s jedovatým plynem. Jak známo, rozpad jádra v kvantové mechanice popisujeme superpozicí (kombinací) různých stavů elementární částice. V závislosti na tom, zda se jádro rozpadne, se aktivuje smrtící zařízení. A protože je jádro v superpozici, znamená to, že kočka je živá i mrtvá. V naší klasické realitě je taková kombinace nemožná, proto se před očima pozorovatele, který otevře krabici, kočka jeví jako živá nebo mrtvá, ale v uzavřené krabici není „ani živá, ani mrtvá“.
Alice’s “Quantization”
Schrödingerův experiment, který má zdůraznit paradoxní až absurdní koncepty kvantové mechaniky promítnuté do makrokosmu, vyvolává následující otázku, již ne fyzikální, ale spíše mytologickou a poetickou: proč právě kočka? Vědci si tuto otázku zpravidla nekladou. Místo kočky může být jakékoli zvíře: myš, pes, zajíc, ještěrka.
Věřím, že za tímto fyzikálním experimentem je poetická logika. Možná kočka pocházela z pohádky „Alenka v říši divů“, kterou Lewis Carroll napsal v roce 1865, přesně 70 let před Schrödingerovým článkem. Slavná cheshireská kočka má stejné magické vlastnosti jako Schrödingerova kočka. Je a není. Když se kočka rozplyne ve vzduchu, zůstane jen úsměv, který existuje nezávisle na něm.
Těžko říct, jak vědomě fyzik využil vynálezu vypravěče, který byl mimochodem svým hlavním povoláním matematik (Charles Lutwidge Dodgson).
Nebo možná naopak vypravěč pronikl do tajů kvantového světa dávno před jeho objevením ve fyzice?
Dívka jde tiše
Přes pohádkovou zemi
A vidí mnoho zázraků
V podzemních hlubinách.
Co když tato pohádková země, kde Alice skončila, je prototypem kvantového světa, později objeveného fyzikou? Ne nadarmo se dívka musela náhle zmenšit, aby následovala králíka do jeho nory, a pak se stále zmenšovala a pila kouzelný nápoj z krásné láhve:
Právě toto „kvantování“ hrdinky ji přivedlo k setkání s kočkou, v jejímž chování lze rozpoznat účinky kvantových stavů – superpozic: „A vůbec, přestaň mizet a objevovat se tak náhle – už se ti točí hlava!“ “Dobře,” souhlasil Kocour a začal mizet, počínaje špičkou ocasu, tak pomalu, že úsměv se ještě dlouho vznášel osaměle ve vzduchu. “Ale Ale! – pomyslela si Alice. – Kočka bez úsměvu je pochopitelná, ale úsměv bez kočky! Takový zázrak vidím poprvé v životě!“
Co s tím má kočka společného?
Fyzikům se skutečně zatočí hlava, když začnou sledovat pohyb částic, které se mohou současně objevit na různých místech. Schrödingerovo podobenství o kočce vypráví o podmínkách existence v kvantovém světě z pohledu klasické vědy totéž, co samotná cheshireská kočka: „Všichni jsme tady blázni. Jsem blázen. “Ty jsi blázen,” ušklíbl se Kocour.”
Popularizátoři kvantové teorie často citují další epizodu z „Alice“: „Obchod byl přeplněný nejrůznějšími zázraky, ale tady je to zvláštní: jakmile Alice přistoupila k regálu a podívala se na něj pozorněji, okamžitě se to stalo prázdné, ačkoli sousední regály měly pravdu, byly přeplněné nejrůznějším zbožím.
– Jak tekuté jsou tu věci! – řekla Alice žalostně. Už několik minut se hnala za nějakou jasnou věcí. Buď to byla panenka, nebo pracovní krabice, ale nemohla jsem ji dostat do rukou. Jakmile se po ní Alice natáhla, vyletěla na vyšší polici.“
Tato neuchopitelnost věcí byla přirovnávána k neschopnosti určit přesnou polohu elektronu v kvantovém světě. (Alice je podrobně popsána v souvislosti s problémy moderní vědy a psychologie v knize Arnolda Mindella „The Quantum Mind. The Line between Physics and Psychology“, 2002).
Je těžké pochybovat o tom, že „Alice“ Schrödinger znal, a možná právě proto, aby vyjádřil svou skepsi ke kvantové fyzice a jejím paradoxům, se rozhodl uchýlit se k obrazu kočky. S touto interpretací se Schrödingerovo podobenství o živé mrtvé kočce ukazuje jako plné sarkasmu, protože odkazuje na kočku předchůdkyni, jejíž úsměv byl adresován našemu binárnímu zdravému rozumu. Cheshire kočka v Alence nezmizí jen tak, zatímco se usmívá, ale doprovází své zmizení úsměvem, jako by vysílal zprávu z nádherného světa, kde je všechno možné, a vysmíval se velmi klasickému principu reality.
Stejný skrytý smích je slyšet v Schrödingerově experimentálním podobenství: vy, kazatelé kvantových zázraků, laskavě přijměte kočku živou i mrtvou! Není náhodou, že Schrödinger začíná popis svého experimentu na hravou notu: „Je možné zkonstruovat i případy, ve kterých je docela burleska. Jistá kočka je zavřená v ocelové komoře spolu s dalším pekelným strojem. “
Tím, že fyzik nazval incident s kočkou „burleska“, zdůrazňuje estetický podtext tohoto snímku, ve kterém je vážný vědecký experiment redukován na vtip a dokonce i na biflování. Schrödinger se tedy chtěl vysmát teoretické slabosti kvantové mechaniky, která při aplikaci na makrokosmos vede k nejabsurdnějším závěrům.
Rozdvojení světů
Jak však sílila autorita kvantové mechaniky a její nedeterministická interpretace, úsměv Schrödingerovy kočky získal jiný význam, bližší Carrollovu. To už je výsměch klasické mysli dospělých, kteří nechápou, že svět je složitější než naše představy o něm a že je v něm místo jak pro pohádkovou absurditu, tak pro kvantové paradoxy. Toto je podobenství o magických základech vědy, o úžasu jako způsobu poznání, o sbližování fantazie a fyziky.
Největší metodolog vědy Paul Feyerabend o tom napsal: „Poznání. není řadou konzistentních teorií, které se přibližují nějakému ideálnímu konceptu. ale spíše představuje rostoucí oceán vzájemně neslučitelných (možná i nesouměřitelných) alternativ, v nichž je každá jednotlivá teorie, příběh nebo mýtus součástí jediné totality.“
Je příznačné, že další vývoj kvantové mechaniky vede k zjevnému vzhledu samotné Cheshire kočky. Přesně tak se nazývá „Quantum Cheshire Cat“ – paradoxní vlastnost některých částic (neutronů) oddělovat se od samotných částic a projevovat se nezávisle na svých hmotných nosičích. Hypotéza byla navržena anglickými a izraelskými vědci v roce 2010 a potvrzena experimenty na Vídeňském technologickém institutu v roce 2013.
Představme si, že by se vršek dítěte začal otáčet a najednou by se rotace oddělila od samotného vršku a začala se dít nezávisle na něm. Stejně tak začne „jásat“ kvantový systém – chovat se, jako by částice byly prostorově odděleny od svých magnetických vlastností. Znaky mikroobjektů získávají nezávislost a lokální odstup od sebe samých.
Obecně je kočka jednou z nejbizarnějších postav světové mytologie. Legendy je spojují s čarodějnicemi a věštěním, se záhadami noci a měsíčního svitu. Věřilo se, že mají zvláštní šestý smysl, dokážou proniknout do onoho světa, komunikovat s duchy a že mají devět životů. Tento archetyp kočičí magie se široce odrážel v literární literatuře, včetně knihy „Mistr a Margarita“ od Michaila Bulgakova (kočka Behemoth „přišla odněkud neznámo“ přibližně ve stejné době, v polovině 1930. let, jako jeho experimentální bratr z krabice).
Mnohosvětová interpretace kvantové mechaniky, kterou předložil americký fyzik Hugh Everett v padesátých letech a kterou sdílí mnoho, ne-li většina moderních vědců, nabízí toto řešení Schrödingerova paradoxu: kočka zůstává v některých světech živá a v jiných mrtvá. . John Gribbin, který problém důkladně prostudoval, píše o šťastném osudu Schrödingerovy kočky v Everettových světech: „Už se nemusíme starat o hádanku kočky. Víme, že v našem světě schránka obsahuje kočku, živou nebo mrtvou, a v dalším světě je jiný pozorovatel se stejnou schránkou, kde je kočka mrtvá nebo živá“ (John Gribbin. In Search of Schrodinger’s Cat: Quantum Physics a Reality.L.: Černá labuť, 1950, s. 2012.)
Samotný okamžik pozorování kočky se ukáže jako rozcestí, kde se světy začnou rozdvojovat po paradoxním rozpadu a nerozpadu atomového jádra. Pozorovatelé živé a mrtvé kočky se také ocitají v odlišných světech a odlišných osudech.
Ale to už jsme mohli tušit ze čtení pohádek, jako je Carrollova. Schrödingerovo vědecké podobenství patří k těm starověkým fantaziím, které jsou v naší době předurčeny k tomu, aby se připojily k předvoji nejodvážnějších vědeckých teorií. Možná to nebylo bez důvodu, že Alexander Pushkin svěřil učené kočce roli vypravěče v úvodu „Ruslan a Lyudmila“: „Jde doprava – spustí píseň, doleva – vypráví pohádku. Jsou tam zázraky. ” Taková kouzelná kočka může skutečně sloužit jako prototyp fantastických objevů moderní vědy.
K položce nebyly nalezeny žádné komentáře.
