Является ли кот Шредингера реальной концептуальной проблемой или просто проблемой с приближениями?

Вы правы, этот эксперимент не совсем реалистичен. На самом деле, трудно представить, как мы могли бы даже сказать, является ли данная коробка такой идеально изолирующей коробкой.

Однако, если мы отложим в сторону (несколько важный) вопрос эмпирического определения, действительно ли мы получили кошку в суперпозиции жизни и смерти, мы можем попытаться представить обстоятельства, при которых суперпозиция жизни и смерти очень медленно декогерентизируется . То есть, рассматривая почти изолированную систему, которая эволюционирует почти исключительно к уравнению Шредингера.

• К счастью, гравитация очень слабо влияет. Предполагая, что суперпозиции сами по себе не чувствительны к существенным различиям в распределении масс по причинам, отличным от гравитационного потенциала , достаточно ограничить движения кошки таким образом, чтобы ее способность двигаться при жизни не оказывала существенного влияния на силы гравитации в окружающей среде. То есть: предоставить кошке гораздо меньше места для движения, чем пространственное отделение ее от предметов вне коробки. Например, отправив его на орбиту или, возможно, в дальний космос.

• Движения кошки не должны оставлять никаких намеков на движение коробки относительно центра масс коробки+кота. Так что вам, вероятно, следует сделать коробку очень массивной и, возможно, сделать гладкую металлическую сферическую оболочку, чтобы поверхности коробки мало что выдавали.

• Наконец, внутренняя часть коробки должна отражать любые длины волн, с которыми кошка может взаимодействовать в электромагнитном спектре, т.е.  в диапазоне высоких микроволн через ультрафиолетовый диапазон спектра.

Я не мог сказать, насколько быстро будет декогерентна волновая функция кошки; было бы разумно попытаться различить это, рассмотрев для тестовой системы, как быстро ее положение или уровни энергии станут заметно разными для различных возможных изменений в распределении массы и отражениях/излучении света ящика. Это позволило бы вам определить период полураспада когерентности волновой функции кошки — в принципе, конечно, потому что, как только вы попытаетесь приблизиться и понаблюдать за кошкой, само это взаимодействие приведет к тому, что ее волновая функция сильно декогерентизируется. быстро, и тем быстрее, чем острее вы пытаетесь различить его поведение.

Настоящим испытанием эксперимента с кошкой Шрёдингера, если не считать каких-либо фундаментальных достижений в теоретической физике, было бы изобретение машины, которая позволяет повторно интерферировать две компоненты волновой функции, чтобы получить кошку, которая определенно все еще жива. Однако это (а)  является чем-то вроде несбыточной мечты, поскольку это было бы равносильно преодолению второго закона термодинамики; и (b)  будет экспериментально неотличимо от успеха в создании коробки, в которой не работает триггер радиоактивного яда.

Ваш вопрос фактически сводится к вопросу о том, где вы размещаете разрез Гейзенберга в идеализированной модели эксперимента. Это не отличается от проблем, которые уже исследованы в исходном мысленном эксперименте и в варианте друга Вигнера.

В квантовом формализме неявно подразумевается, что (если только не ввести POVM) эксперименты моделируются с использованием конструкций вида$\mathsf{Tr}[\hat\rho\hat O]$, поэтому квантовая модель должна различать, какие аспекты набора экспериментов должны моделироваться квантовыми состояниями, а какие — операторами измерения. Решение, фактически решение о том, где разместить разрез Гейзенберга, принимается на основе относительно небольшой степени запутанности между измеряемыми системами и измерительными системами. В принципе, идеального места для разреза Гейзенберга не существует, но для практических целей есть варианты лучше и хуже. Сказать, что коробка изолирует кошку от внешнего мира, значит просто сказать, что при наличии экспериментального оборудования, доступного экспериментатору, неясно, жива кошка или нет. Мы можем сделать это неверным, сделав коробку менее изолирующей,

Введение POVM , BTW, можно смоделировать, просто введя дополнительные степени свободы, называемые вспомогательными . Коробка фактически является вспомогательной системой для системы кошка + радиоактивный изотоп, любое измерительное устройство, которое мы можем ввести, может быть смоделировано как дополнительная вспомогательная система и т. д., но мы также можем использовать POVM для учета любых запутанностей, которые могут быть между различными частями. эксперимента. Это дает один из способов говорить о разных уровнях моделей экспериментов математически последовательным образом.

Мне нравится ответ Ниэля де Бодрапа, но я почти закончил его, когда он появился.

В зависимости от вашей позиции относительно информационного содержания черной дыры излучения Хокинга, черная дыра может быть такой идеальной коробкой. К сожалению, некоторые люди, такие как Сасскинд, утверждают, что это слишком хороший черный ящик, поскольку в силу комплементарности черных дыр не существует внутренней части черной дыры и какой-либо кошки внутри нее. Но что означает существование кошки? А вот и философы, ожидающие случая укусить.