Не котом Шрёдингера единым славен кошачий род и его вклад в прогресс. Давайте же вспомним других, возможно, не таких знаменитых, но не менее интересных мурлыкающих героев исследований и экспериментов.
Кот Шрёдингера
Кот Шрёдингера — суперзвезда в мире котов науки, пусть и вымышленная. Он был придуман одним нобелевским лауреатом (Эрвином Шрёдингером), чтобы доказать другому (Нильсу Бору), что тот не вполне корректен в интерпретации квантовой механики.
Бор утверждал, что, изучая субатомные частицы (составляющие атома — например, электроны) с помощью измерительных приборов, учёные описывают не свойства самих частиц, а лишь ограниченный набор характеристик, которые зафиксировали инструменты. Мысленный эксперимент Шрёдингера с котом (а точнее, с кошкой — в рукописи на немецком было упомянуто животное женского пола) помог показать, что объекты макромира (измерительные приборы и коты) вполне могут отражать свойства микромира (субатомных систем), но это не снимает проблему неполноты квантовой механики, поскольку узнать о состоянии частицы можно, только измерив её.
Сам мысленный эксперимент можно представить так: в небольшой стальной ящик помещаются кошка и счётчик Гейгера (объекты макромира), атом радиоактивного вещества (объект микромира), цианистая кислота (яд — для драматического эффекта). Вся эта система час остаётся закрытой. Известно, что радиоактивный атом за это время может распасться, а может остаться целым — с равной вероятностью. При распаде атома срабатывает счётчик Гейгера — прилаженный к нему механизм разбивает колбу с ядом, и кошка погибает. Узнать, в каком состоянии животное, можно, лишь открыв ящик — произведя измерение. Но пока мы этого не сделали, можно считать кошку находящейся в суперпозиции, то есть и живой, и мёртвой одновременно, — точно как электрон, который находится одновременно в разных состояниях.
Падающие кошки
Больше ста лет учёные пытались объяснить, почему кошки приземляются на лапы
Правда ли, что кошка при падении всегда приземляется на лапы, и почему так происходит? Это любопытно не только детям, но и взрослым. Впервые поиском научного объяснения этого феномена озаботился физик Джеймс Клерк Максвелл в середине 1850-х, когда, сдав итоговые экзамены в Кембридже, остался там работать, чтобы получить звание профессора. В то время его занимали многие неизученные проблемы, даже те, что не имели высокого научного значения — как, например, проблема котоверчения.
Совместно с профессором математики Джорджем Габриелем Стоксом молодой физик Максвелл экспериментально выявлял минимальную высоту, упав с которой кошка успевает приземлиться на лапы. Ничего сенсационного установить не удалось. Однако позже Максвеллу приходилось отбиваться от нападок зоозащитников:
«В Кембридже существует предание, что я открыл способ кидать кошек таким образом, чтобы они не приземлялись на лапы, и что я, бывало, выкидывал их из окон. Я должен был пояснить, что истинной целью исследования было определить, насколько быстро кошка может повернуться в воздухе, и что истинным методом было позволить кошке падать на стол или кровать с высоты примерно двух дюймов [чуть больше 5 см]; надо сказать, что даже в этом случае кошка приземлялась на лапы».
Спустя 40 лет вопросом котопадения занялись ещё более основательно. В 1894 году французский физиолог и изобретатель Этьен-Жюль Маре за 2 секунды сделал 32 кадра падения кошки с высоты 1,2 метра. Эти снимки были показаны в Парижской академии наук и опубликованы в авторитетнейшем научном журнале Nature.
Феномен котопадения стали обсуждать всё больше именитых учёных. Например, итальянский математик Джузеппе Пеано считал, что секрет кошачьего переворота в хвосте, на что коллеги возражали, что и бесхвостые кошки без особого труда переворачивают себя в воздухе.
Котами учёные не разбрасывались, а создали математическую модель.
Наиболее популярное и понятное объяснение этой загадки предложил известный советский математик Яков Перельман. Оно было опубликовано в журнале «Природа и люди» в 1912 году:
«Когда падающая кошка поворачивает переднюю половину своего тела, то задняя половина на тот же угол поворачивается в обратную сторону; если затем кошка повернёт в том же направлении заднюю половину, то передняя вернётся назад, и тело кошки опять займёт прежнее положение. Никакой поворот при таких условиях не возможен. Но дело будет обстоять иначе, если кошка при повороте будет соответствующим образом вытягивать и укорачивать передние и задние лапы: согласно так называемому закону площадей, часть тела с вытянутыми лапами должна, при равных прочих условиях, повернуться на меньший угол, нежели часть тела с прижатыми лапами. Чередуя надлежащим образом вытягивание и прижатие лап, кошка может рядом телодвижений достичь нужного поворота в желаемом направлении».
Спустя более чем полвека это подтвердили инженеры Стэнфордского университета в статье «Динамическое объяснение феномена падающей кошки», вышедшей в журнале International Journal of Solids and Structures. На этот раз котами учёные не разбрасывались, а создали математическую модель. Она в точности повторяла падение реальной кошки и подтверждала предположение Перельмана.
