Как кот Шрёдингера победил демона Лапласа: история одного научного спора

Если вы склоняетесь к тому, что «ничто не происходит просто так», то ваши взгляды удивительным образом совпадают с убеждениями лучших умов XVIII–XIX веков. Они были уверены: всё предопределено.

Эпоха Просвещения породила философию детерминизма. Ученые того времени полагали, что так называемые случайности — всего лишь результат нашего неведения. Мы просто не можем учесть все факторы, но если бы могли, то увидели бы чёткую цепь причин и следствий. Ведь это было так логично на фоне триумфов Ньютоновской механики! Люди научились с ювелирной точностью вычислять орбиты планет на тысячелетия вперед и назад. Казалось, стоит лишь улучшить инструменты — и мы предскажем всё.

Всевидящий демон

Апофеозом этой идеи стал мысленный эксперимент французского учёного Пьера-Симона Лапласа в 1814 году. Он представил себе некое сверхсущество — интеллект, обладающий безграничной вычислительной мощностью и знанием точного состояния каждой частицы во Вселенной в данный момент. Для такого «демона» будущее и прошлое были бы открытой книгой. Он мог бы просчитать любую траекторию, любой исход. Жутковатая, но и завораживающая картина полного контроля над реальностью.

Кот, который перевернул всё

Власть детерминизма оставалась незыблемой почти до конца XIX века. Даже Альберт Эйнштейн, революционер в физике, яростно защищал эту идею. Помните его знаменитую фразу: «Бог не играет в кости»? Он отказывался верить в фундаментальную случайность.

Но ему пришлось спорить с новым поколением физиков, изучавших квантовый мир. Их эксперименты показывали нечто немыслимое: на микроуровне существуют подлинные, принципиально непредсказуемые случайности. Это был вызов всей прежней науке.

Свой ответ детерминизму сформулировал Эрвин Шрёдингер в 1935 году. Его знаменитый мысленный эксперимент с котом был призван показать абсурдность переноса законов квантового мира на привычные нам объекты.

Представьте: кошку помещают в непроглядную стальную коробку вместе с адской машиной — счетчиком Гейгера, молоточком и ампулой с ядом. В счетчик помещена микроскопическая частица радиоактивного вещества. Вероятность, что один её атом распадётся за час, — 50%. Если распад произойдёт, сработает механизм, разобьёт ампулу, и кошка погибнет. Если нет — она останется жива.

Согласно квантовой механике, до того как мы откроем коробку и произведём наблюдение, частица находится в суперпозиции — состоянии «распалась и не распалась одновременно». А значит, и бедное животное, согласно формальной логике уравнений, пребывает в жуткой неопределённости — «живо и мертво» в один и тот же момент. Абсурд? Именно на это и рассчитывал Шрёдингер!

По сути, этот парадоксальный кот «съел» демона Лапласа. Он наглядно показал, что в самой основе мироздания заложена непредсказуемость. И, кажется, Бог всё-таки играет в кости. Или мы до сих пор чего-то не понимаем?