Кот Шрёдингера

О пушистой метафоре для сложной жизни

На букву «к» в этой импровизированной энциклопедии претендовало много слов. Существительное «космос», прилагательное «когнитивный»… Можно было ещё и каких-нибудь не менее значимых глаголов подобрать.

Но служебный долг обязывает писать о коте Шрёдингера, ведь я уже три с лишним года возглавляю журнал, названный в его честь.

«…Можно построить и ситуацию, в которой довольно бурлеска. Некая кошка заперта в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кошки): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа с равной вероятностью один атом может распасться, а может – нет. Если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молоток, который разбивает колбу с цианистым водородом…»

Это фрагмент статьи Эрвина Шрёдингера, опубликованной в 1935 году. Дальше там рассказывается о том, что если переносить некоторые законы квантовой механики с частицы на макроскопические объекты, то существо в ящике либо живо, либо мертво, а одновременно и живо, и мертво. Из этого состояния суперпозиции его может вывести только сторонний наблюдатель, который откроет ящик.

Тут важно сделать несколько оговорок.

Во-первых, у Шрёдингера была кошка, а не кот (die Katze).

Во-вторых, нобелевский лауреат по физике Эрвин Шрёдингер никогда не воспринимал этот мысленный эксперимент как нечто очень значимое. Это был лишь небольшой эпизод в споре с коллегами по квантово-физическому цеху. Даже в философских трактатах (а такие у Шрёдингера были) животное в ящике нигде и никак не появляется. По крайней мере, я не нашёл.

Во-первых, у Шрёдингера была кошка, а не кот…

В-третьих, большинство людей, которые полюбили образ кота Шрёдингера, вряд ли могут до конца понять всю сложность физических явлений, которые он олицетворяет. Не буду скрывать – я в их числе.

Но я всё равно очень люблю это существо. И тут тоже стоит пояснить по пунктам.

Во-первых, кошки милые, пушистые и мурлычут (мне больше нравятся собаки, но жена говорит, что кошки лучше, значит, так оно и есть – спорить с женой опаснее, чем с законами квантовой механики).

Во-вторых, Кот Шрёдингера – это история про то, как для описания очень-очень сложного объекта использовался очень-очень обыденный образ – Кот, который гадит в свой лоток в половине городских квартир.

В-третьих, эта метафора может распространяться за пределы физики. Например, многие социальные и психологические состояния очень хорошо описываются этой суперпозицией: одновременно и да, и нет. Можно легко себе представить девушку, которая одновременно и влюблена в юношу, и ненавидит его. Или сотрудника, который одновременно и работает, и в отпуске. Даже состояние, в равной степени сочетающее жизнь с умиранием, удачно описывает психику многих людей.

Можно легко себе представить девушку, которая одновременно и влюблена в юношу, и ненавидит его.

В-четвёртых, это тот случай, когда развитие ситуации полностью подчинено случайности. Даже в выпадении «орла» или «решки» есть причинно-следственные связи: вектор и сила броска, аэродинамика монеты, воздушные потоки (с этой точки зрения метафору Эйнштейна «Бог не играет в кости» не нужно воспринимать совсем буквально). А вот судьба кота в ящике зависит только от спонтанного распада атома – незамутнённая квантовая случайность.

У меня есть давняя журналистская мечта – написать диалог Кота Шрёдингера и Бабочки Лоренца. Напомню, что эта бабочка появилась благодаря американскому метеорологу и математику Эдварду Лоренцу. Согласно легенде, в 1961 году он сидел перед компьютером и моделировал прогноз погоды (да, тогда уже были компьютеры, но большие-большие). Зачем-то Лоренц решил ввести в систему данные не с тем количеством знаков после запятой, с какой это было принято. Допустим, какой-то параметр надо было набирать как 0,506, а он ввёл 0,506127. И в результате получился совершенно другой погодный сценарий. Например, раньше система предрекала дождь и град, а при изменении одного из параметров на десятысячные доли получалось ясное небо и жара.

У меня есть давняя журналистская мечта: написать диалог Кота Шрёдингера и Бабочки Лоренца.

Несколько лет спустя учёного пригласили выступить на заседании Американской ассоциации содействия развитию науки. Его попросили не грузить публику конструкциями типа «инвариантное множество в трёхмерном фазовом пространстве гладкого потока со сложной топологической структурой», а использовать что-то более доступное. Так родился образ бабочки, которая машет крылышками в Бразилии, чем вызывает ураган в Техасе. Иначе говоря – незначительное воздействие на детерминированно-хаотическую систему может иметь большие и непредсказуемые последствия где-нибудь в другом месте и в другое время.

Если рассматривать эту метафору более широко, то Бабочка Лоренца символизирует мир, в котором все явления связаны причинно-следственными нитями. Пусть этот клубок безумно сложный, пусть его порой невозможно распутать. Но всё равно эта бабочка порхает там, где между событиями есть связь. А выбор между жизнью и смертью кота отдан на откуп абсолютной случайности.

Мы живём одновременно в двух этих мирах – всё зависит от того, в какой степени мы упрощаем реальность. Ещё раз: я говорю не совсем про физику. Я имею ввиду что угодно – сюжеты фильмов, акции протеста, человеческую судьбу.

Открытые вопросы:

• Почему именно метафора Кота Шрёдингера стала такой популярной в массовой культуре?

• Может ли в действительности относительно крупный объект находиться в состоянии суперпозиции?

• Существует ли в нашем мире абсолютная случайность или наука ещё не добралась до каких-то скрытых причинно-следственных связей?

• Смогу ли я когда-нибудь разобраться в квантовой механике?