В 1935 году немецкий журнал «Естественные науки» опубликовал оригинальную статью о «квантовой запутанности», объект исследований которой получил всемирно известное название «кот Шредингера» [13].

В закрытый ящик помещен кот. В ящике есть механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадется за один час, составляет 50 %. Если ядро распадается, это приведет механизм в действие: он разобьет емкость с ядовитым газом, и кот умрет. Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Возникла суперпозиция (наложение) двух разных состояний. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мертв» или «ядро не распалось, кот жив».

Вопрос стоит так: когда система перестает существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента Шредингера – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мертвым, либо остается живым, но перестает быть смешением того и другого.

Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мертвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), это означает, что это верно и для атомного ядра. Оно обязательно будет либо распавшимся, либо не распавшимся. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мертвым котом, а в другой – наблюдатель смотрит на живого кота.

Копенгагенисты объяснили эту ситуацию следующим образом. По их мнению, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мертвый кот» и «не распавшееся ядро, живой кот». А когда ящик открывают, происходит коллапс волновой функции одного из вариантов. То есть система перестает быть суперпозицией состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Возникла мысль о том, что на выбор той или иной позиции из нескольких возможных влияет сознание наблюдателя.

Окончательного единства среди физиков по этому вопросу достигнуто не было.

Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шредингера, моя рука тянется за ружьем!» Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчеркивает роль наблюдателя безосновательно.

Теперь давайте взглянем на ситуацию глазами другого физика, находящегося за пределами лаборатории.

Физиком Юджином Вигнером, лауреатом Нобелевской премии по физике 1963 года, был рассмотрен парадокс, получивший название «друг Вигнера».

В эксперимент с котом он ввел категорию друзей.

Предположим, что Эрвин, друг Вигнера, находящийся в лаборатории, открыл коробку и обнаружил, что кот жив.

Эрвин «произвел измерение», и с точки зрения квантовой механики его следует включить в рассматриваемую систему «кот – устройство – исследователь».

Действительно, на более конкретном уровне Эрвин состоит из молекул, атомов и частиц (они же волны), которые подчиняются квантовым законам. Поэтому ему (Эрвину) соответствует некий вектор состояния.