Өлі һәм тірі: "Шредингер мысығы"

Меніңше физик болмаса да «Шредингер мысығы» деген феноменнің бар екенін естігендер көпшілікті құрайтын шығар. Оның мағынасын білуге ұмтылып, түсіне алмағандар да аз емес болар деп ойлаймын. Бүгін біз сіздерге сол тәжірибені қарапайым тілмен ұғынықты түрде жеткізіп көруге тырысамыз.
Жалпы алғанда мұндағы мәселе адам санасының кванттық физика әлеміне кіріп көруінде жатыр. Өйткені кванттық физика – қарапайым біз көріп-біліп жүрген физика заңдарынан бөлек заңдармен жүретін ерекше әлем. Кванттық бөлшектер де біз көріп, иіскеп, сезіне алатын бөлшектердің қатарынан емес. Сондықтан, бұл тәжірибені түсіну үшін қарапайым ойлау жүйесінің шекарасынан аттай тұруды ұсынамыз. Сонымен, мысық туралы...

Ең алдымен, «Шредингер мысығы» тәжірибесі  – ойша тәжірибе екенін айта кеткен жөн. Яғни нақты тәжірибе өмірде жасалмаған, теориялық тұрғыдан ғана бар. Тәжірибені жасаған ғалым – атақты австриялық физик, Нобель сыйлығының иегері Эрвин Шредингер. 

Тәжірибенің қысқаша мазмұны мынадай:
Шредингер (ойша) бір мысықты алып, шағын камераның ішіне қамайды. Камераның ішінде радиоактивті зат пен у құйылған ыдыс бар. Анық есептеулерге сәйкес, бір сағат ішінде радиоактивті заттағы атомның ыдырау ықтималдығы – 50%. Тиісінше ыдырамау ықтималдығы да 50%-ға тең. Егер атом ыдыраса – уы бар ыдыс сынады да, оның ішіндегі у төгіліп, мысық өледі. Егер атом ыдырамаса, ыдыс та сынбайды, мысық та өлмейді. 

Тәжірибе параметрлеріне сәйкес камераның сыртындағы бақылаушы 1 сағат күтуі керек. 
Ал енді дәл осы сәтте сыртта тұрған бақылаушы өз-өзіне сұрақ қойсын: «Мысық өлі ма, тірі ма?». Мысықтың өлі болу ықтималдығы 50%, сондай-ақ тірі болу ықтималдығы да дәл сондай. 
Кванттық механика заңдары бойынша, атом ядросы барлық мүмкін күйлерде болады. Яғни бір уақыттың өзінде атом ыдыраған да, ыдырамаған да. Тиісінше мысық та бір уақыттың өзінде өлі һәм тірі. Бұл күй – кванттық суперпозиция күйі деп аталады. 
Арада бір сағат өтіп, бақылаушы камераны ашқан кезде мысықты я өлі, я тірі күйінде табады. Сол кезде бақылаушы үшін кванттық суперпозиция күйі жоғалып, ол мысықты тек бір күйде көреді (тікелей көз жеткізу).
Осы түсіндіруді нақтылау үшін қарапайым классикалық тәжірибеге жүгінейік. Айталық «елтаңба немесе сан» ойынын еске түсірейік. Тиынды лақтырып, қағып алғанда не елтаңба жағы, не сан жағы түседі. Олардың түсу ықтималдықтары 50-50. Ал тиын ауада қалықтап тұрған сәтте «ол елтаңба жағымен тұр ма, әлде сан жағымен тұр ма?» деген сұраққа жауап беріп көрдіңіз бе? Оның жауабы қарапайым – әуеге лақытырылған тиын әрі елтаңба жағымен әрі сан жағымен тұр. Бұл да – суперпозиция принципі. Бірақ, әрине, кванттық емес.
Логика тұрғысынан алғанда, мысықтың бір уақытта тірі әрі өлі болуы мүмкін емес. Басқа объекттер сияқты мысық та тек бір ғана күйде болуы тиіс. Міне, дәл осы нәрсе кванттық физикадағы дәлсіздік пен жорамалдың өте көп екенін көрсетеді. Сондықтан кванттық әлемнің құрылымын түсіндіретін жаңа ережелер мен түсіндірулер қажет.