Тем не менее многие ученые не приняли вывод, сделанный в Копенгагене, — для многих он оказался просто неприемлемым. В попытке продемонстрировать, насколько смешна идея, что частицы зависят от акта наблюдения, австрийский физик Эрвин Шрёдингер придумал свой знаменитый мысленный эксперимент с котом.
Шрёдингер предложил нам представить, что в коробке без отверстий заперт кот. Помимо кота в коробке находится колба со смертоносным газом. На стенке коробки установлен молоточек, удерживаемый защелкой. Защелка, в свою очередь, подсоединена к детектору. Этот детектор служит для регистрации распада одного атома радиоактивного вещества. Вероятность такого события, как известно, 50/50: либо оно случается, либо нет. В случае распада атома детектор посылает сигнал на защелку, которая должна освободить молоточек. Молоточек падает на колбу и разбивает ее, высвобождая ядовитый газ. Очевидно, что это приведет к немедленной смерти несчастного кота. И наоборот, если распада не происходит, то молоточек не падает и кот остается жив. Мы можем проверить состояние кота, только когда откроем коробку и заглянем внутрь. Согласно копенгагенской интерпретации, только в присутствии наблюдателей может произойти коллапс волновой функции, что, в свою очередь, приведет или не приведет к распаду рассматриваемого атома. Таким образом, при отсутствии наблюдения кот находится в любопытной ситуации, когда он ни жив, ни мертв!
Конечно, Шрёдингер считал, что его мысленный эксперимент демонстрирует серьезные недостатки копенгагенской интерпретации. Но дело в том, что именно эта теория наиболее точно объясняет результаты всех исследований, проведенных после «кота Шрёдингера». Один из сторонников копенгагенской интерпретации Джон фон Нейман предположил, что раздвоенное состояние передается на измерительный прибор, когда он обнаруживает (или не обнаруживает) распад. И только после этого оно передается коту, от которого, в свою очередь, передается наблюдателю при открытии коробки. Это «цепочка фон Неймана», получившая впоследствии такое название: просто все передается от наблюдателя к наблюдателю. А что тогда может разрушить эту цепочку? По мнению физика Юджина Вигнера, ответ очень прост: цепочку прерывает человеческое сознание.
Все вроде бы замечательно, но Шрёдингер рассматривал гипотетический эксперимент, который никогда не проводился на практике. А ведь давно известно, что существует некоторый невидимый барьер между тем, что происходит на уровне квантовой механики, и «реальным миром», в котором идут дожди, цветут розы и мурлычат коты. В «микрокосмическом» и «макрокосмическом» мирах действуют разные законы. В 2000 году в журнале Nature вышла статья о том, что группа исследователей из университета штата Нью-Йорк4 провела, казалось бы, невозможный эксперимент с котом Шрёдингера с макрокосмической стороны барьера5. Для этого они использовали сверхпроводящие квантовые интерференционные датчики. Они представляют собой кольцевые устройства, в которых незатухающие токи из миллиардов электронов могут циркулировать по часовой стрелке или в обратную сторону. Экспериментаторы начали работать с током, движущимся по часовой стрелке. Затем они облучили датчики микроволнами, которые увеличили энергию системы. Теперь система могла периодически менять направление тока. Вопрос состоял в следующем: запоминает ли система свое квантовое состояние при переходе? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые измерили вероятность нахождения тока, движущегося против часовой стрелки, в момент изменения формы двухъямного потенциала. Результаты в точности оправдали ожидания: система пребывала в суперпозиции состояний (этим термином называют способность квантовой системы находиться одновременно в нескольких альтернативных состояниях).