domov Internet

Schrödingerjev mačji paradoks na preprost način. "Schrödingerjeva mačka" - zabaven miselni eksperiment

Članek opisuje, kaj je Schrödingerjeva teorija. Prispevek tega velikega znanstvenika k moderna znanost, pa tudi miselni eksperiment, ki si ga je izmislil o mački. Na kratko je orisano področje uporabe tovrstnega znanja.

Erwin Schrödinger

Razvpita mačka, ki ni ne živa ne mrtva, se zdaj uporablja povsod. O njem snemajo filme, po njem se imenujejo skupnosti o fiziki in živalih, obstaja celo taka znamka oblačil. Najpogosteje pa ljudje mislijo na paradoks z nesrečno mačko. Toda na njegovega ustvarjalca, Erwina Schrödingerja, praviloma pozabijo. Rodil se je na Dunaju, ki je bil takrat del Avstro-Ogrske. Bil je sin visoko izobražene in premožne družine. Njegov oče Rudolf je izdeloval linolej in vlagal denar tudi v znanost. Njegova mati je bila hči kemika in Erwin je pogosto hodil poslušat dedkova predavanja na akademiji.

Ker je bila ena od znanstvenikovih babic Angležinja, ga je že od otroštva zanimalo tuji jeziki in je tekoče govoril angleško. Ni presenetljivo, da je bil v šoli Schrödinger vsako leto najboljši v razredu, na univerzi pa je postavljal težka vprašanja. V znanosti z začetka dvajsetega stoletja so se že pokazala neskladja med bolj razumljivo klasično fiziko in obnašanjem delcev v mikro- in nanosvetu. Za rešitev nastajajočih nasprotij je vrgel vse svoje moči

Prispevek k znanosti

Za začetek je treba povedati, da se je ta fizik ukvarjal z mnogimi področji znanosti. Vendar, ko rečemo "Schrödingerjeva teorija", ne mislimo na matematično koherenten opis barve, ki ga je ustvaril, temveč na njegov prispevek k kvantni mehaniki. V tistih časih so šli tehnologija, eksperiment in teorija z roko v roki. Razvila se je fotografija, posneti so bili prvi spektri, odkrit je bil pojav radioaktivnosti. Znanstveniki, ki so prejeli rezultate, so tesno sodelovali s teoretiki: soglašali so, se dopolnjevali in prepirali. Ustvarjene so bile nove šole in veje znanosti. Svet je začel igrati s popolnoma drugačnimi barvami in človeštvo je dobilo nove skrivnosti. Kljub zapletenosti matematičnega aparata, da bi opisali, kaj je Schrödingerjeva teorija, navaden jezik lahko.

Kvantni svet je enostaven!

Zdaj je dobro znano, da obseg proučevanih predmetov neposredno vpliva na rezultate. Predmeti, ki so vidni očesu, so v skladu s koncepti klasične fizike. Schrödingerjeva teorija je uporabna za telesa, velika sto krat sto nanometrov in manj. In največkrat pogovarjamo se na splošno o posameznih atomih in manjših delcih. Tako ima vsak element mikrosistema hkrati lastnosti delca in vala (dualizem delcev in valov). Iz materialnega sveta je za elektrone, protone, nevtrone itd. značilna masa in z njo povezana vztrajnost, hitrost in pospešek. Iz teoretičnega valovanja - parametri, kot sta frekvenca in resonanca. Da bi razumeli, kako je to mogoče hkrati in zakaj so neločljivi drug od drugega, so morali znanstveniki ponovno preučiti celotno idejo strukture snovi na splošno.

Schrödingerjeva teorija implicira, da sta matematično ti dve lastnosti povezani s konstruktom, imenovanim valovna funkcija. Iskanje matematičnega opisa tega koncepta je Schrödingerju prineslo Nobelovo nagrado. Vendar pa fizični pomen, ki mu ga je pripisal avtor, ni sovpadal z idejami Bohra, Sommerfelda, Heisenberga in Einsteina, ki so utemeljili tako imenovano kopenhagensko interpretacijo. Od tod izvira mačji paradoks.

valovna funkcija

Ko gre za mikrosvet osnovnih delcev, pojmi, ki so lastni makrolestvicam, izgubijo pomen: masa, prostornina, hitrost, velikost. In nestabilne verjetnosti pridejo na svoje. Predmetov takšnih dimenzij človek ne more popraviti - ljudem so na voljo le posredni načini študija. Na primer svetlobne proge na občutljivem zaslonu ali na filmu, število klikov, debelina razpršenega filma. Vse ostalo je področje izračunov.

Schrödingerjeva teorija temelji na enačbah, ki jih je izpeljal ta znanstvenik. In njihova integralna komponenta je valovna funkcija. Nedvoumno opisuje vrsto in kvantne lastnosti preučevanega delca. Menijo, da prikazuje stanje, na primer, elektrona. Vendar pa je sama, v nasprotju z zamislimi svojega avtorja, fizični čut nima. Je le priročno matematično orodje. Ker naš članek predstavlja Schrödingerjevo teorijo povedano preprosto, pravijo, da kvadrat valovne funkcije opisuje verjetnost, da najdemo sistem v vnaprej določenem stanju.

Mačka kot primer makro objekta

S to interpretacijo, ki se imenuje Kopenhagen, se avtor sam ni strinjal do konca svojega življenja. Zgražal se je nad nejasnostjo pojma verjetnosti in je vztrajal pri vidnosti same funkcije in ne njenega kvadrata.

Kot primer nedoslednosti takih idej je trdil, da bi v tem primeru mikrosvet vplival na makroobjekte. Teorija pravi takole: če damo živ organizem (na primer mačko) in kapsulo s strupenim plinom v zaprto škatlo, ki se odpre, če določen radioaktivni element razpade, in ostane zaprta, če do razpada ne pride, potem pred odpiranje škatle dobimo paradoks. Po kvantnih konceptih bo atom radioaktivnega elementa razpadel z določeno verjetnostjo v določenem časovnem obdobju. Tako je pred eksperimentalnim odkritjem atom nedotaknjen in nedotaknjen. In kot pravi Schrödingerjeva teorija, je z enako stopnjo verjetnosti mačka mrtva in sicer živa. Kar je, vidite, absurdno, saj bomo po odprtju škatle našli samo eno stanje živali. In v zaprti posodi, poleg smrtonosne kapsule, je mačka mrtva ali živa, saj so ti indikatorji diskretni in ne pomenijo vmesnih možnosti.

Za ta pojav obstaja konkretna, a še ne povsem dokazana razlaga: v odsotnosti časovno omejenih pogojev za določitev specifičnega stanja hipotetične mačke je ta poskus nedvomno paradoksalen. Vendar kvantnomehanskih pravil ni mogoče uporabiti za makroobjekte. Natančne meje med mikrokozmosom in običajnim še ni bilo mogoče potegniti. Kljub temu je žival velikosti mačke nedvomno makro objekt.

Uporaba kvantne mehanike

Kot pri vsakem, tudi teoretičnem pojavu, se postavlja vprašanje, kako je lahko Schrödingerjeva mačka uporabna. Teorija veliki pok, na primer, temelji prav na procesih, ki zadevajo ta miselni eksperiment. Vse, kar se navezuje na ultravisoke hitrosti, ultramajhno strukturo materije, preučevanje vesolja kot takega, med drugim pojasnjuje kvantna mehanika.

Če vas zanima članek na temo kvantne fizike, potem je velika verjetnost, da obožujete serijo Teorija velikega poka. Tako je Sheldon Cooper prišel do sveže interpretacije Schrödingerjev miselni eksperiment(Video s tem fragmentom najdete na koncu članka). A da bi razumeli Sheldonov dialog s sosedo Penny, se najprej obrnemo na klasično interpretacijo. Torej, Schrödingerjeva mačka z enostavnimi besedami.

V tem članku si bomo ogledali:

Kratko zgodovinsko ozadje
Opis poskusa s Schrödingerjevo mačko
Reševanje paradoksa Schrödingerjeve mačke

Dobra novica takoj. Med poskusom Schrödingerjeva mačka ni bila poškodovana. Ker je fizik Erwin Schrödinger, eden od tvorcev kvantne mehanike, izvedel le miselni eksperiment.

Preden se potopimo v opis eksperimenta, naredimo mini digresijo v zgodovino.

V začetku prejšnjega stoletja je znanstvenikom uspelo pogledati v mikrokozmos. Kljub zunanji podobnosti modela "atom-elektron" z modelom "Sonce-Zemlja" se je izkazalo, da Newtonovi zakoni klasične fizike, ki jih poznamo, v mikrokozmosu ne delujejo. Zato se je pojavila nova znanost - kvantna fizika in njen sestavni del - kvantna mehanika. Vsi mikroskopski predmeti mikrosveta so bili imenovani kvanti.

Pozor! Eden od postulatov kvantne mehanike je "superpozicija". Uporabno nam bo za razumevanje bistva Schrödingerjevega eksperimenta.

"Superpozicija" je sposobnost kvanta (lahko je elektron, foton, jedro atoma) ni v enem, ampak v več stanjih hkrati ali pa se nahaja na več točkah v prostoru hkrati. , če nihče ne gleda

Težko nam je to razumeti, saj ima lahko v našem svetu predmet samo eno stanje, na primer biti, ali živ, ali mrtev. In lahko samo v enem določeno mesto v vesolju. Preberete lahko o "superpoziciji" in osupljivih rezultatih poskusov kvantne fizike v tem članku.

Tukaj je preprosta ilustracija razlike v obnašanju mikro in makro objektov. Postavite žogo v eno od 2 škatel. Ker žoga je predmet našega makro sveta, boste z gotovostjo rekli: "Žoga leži samo v eni od škatlic, druga pa je prazna." Če namesto žoge vzamete elektron, bo trditev resnična, da je hkrati v 2 škatlah. Tako delujejo zakoni mikrosveta. primer: elektron v resnici ne kroži okoli jedra atoma, temveč se nahaja na vseh točkah krogle okoli jedra hkrati. V fiziki in kemiji se ta pojav imenuje "elektronski oblak".

Povzetek. Spoznali smo, da sta obnašanje zelo majhnega in velikega predmeta podvržena drugačni zakoni. Zakoni kvantne fizike oziroma zakoni klasične fizike.

Ni pa znanosti, ki bi opisala prehod iz makrokozmosa v mikrokozmos. Tako je Erwin Schrödinger opisal svoj miselni eksperiment samo zato, da bi pokazal nepopolnost splošne teorije fizike. S Schrödingerjevim paradoksom je želel pokazati, da obstaja znanost za opisovanje velikih objektov (klasična fizika) in znanost za opisovanje mikro objektov (kvantna fizika). Ampak ni dovolj znanosti, ki bi opisala prehod iz kvantnih sistemov v makrosisteme.

Opis poskusa s Schrödingerjevo mačko

Erwin Schrödinger je leta 1935 opisal mačji miselni eksperiment. Prvotna različica opisa poskusa je predstavljena v Wikipediji ( Schrödingerjeva mačka Wikipedia).

Tukaj je različica opisa poskusa Schrödingerjeve mačke s preprostimi besedami:

Mačka je bila postavljena v zaprto jekleno škatlo.
V "Schrödingerjevi škatli" je naprava z radioaktivnim jedrom in strupenim plinom, nameščenim v posodi.
Jedro lahko razpade v 1 uri ali ne. Verjetnost razpada je 50%.
Če jedro razpade, bo to zabeležil Geigerjev števec. Rele bo deloval in kladivo bo razbilo plinsko posodo. Schrödingerjeva mačka je mrtva.
Če ne, potem bo Schrödingerjeva mačka živa.

Po zakonu “superpozicije” kvantne mehanike je v času, ko sistema ne opazujemo, jedro atoma (in posledično mačka) v 2 stanjih hkrati. Jedro je v razpadlem/nerazpadlem stanju. In mačka je v stanju, da je hkrati živa/mrtva.

Zagotovo pa vemo, da če je "Schrödingerjeva škatla" odprta, je mačka lahko samo v enem od stanj:

če jedro ni razpadlo, je naša mačka živa
če je jedro razpadlo, je mačka mrtva

Paradoks eksperimenta je v tem po navedbah kvantna fizika: preden odprete škatlo, je mačka živa in mrtva hkrati, vendar je to po fizikalnih zakonih našega sveta nemogoče. Mačka lahko v enem določenem stanju – da je živ ali da je mrtev. Ni mešanega stanja "mačka živa/mrtva" hkrati.

Preden dobite namig, si oglejte to čudovito video ilustracijo paradoksa eksperimenta s Schrödingerjevo mačko (manj kot 2 minuti):

Reševanje paradoksa Schrödingerjevega mačka – köbenhavnska interpretacija

Zdaj pa namig. Bodite pozorni na posebno skrivnost kvantne mehanike - paradoks opazovalca. Objekt mikrosveta (v našem primeru jedro) je v več stanjih hkrati le dokler ne nadziramo sistema.

Na primer, slavni poskus z 2 režama in opazovalcem. Ko je bil elektronski žarek usmerjen na neprozorno ploščo z 2 navpičnima režama, so nato na zaslonu za ploščo elektroni narisali "valovni vzorec" - navpične izmenjujoče temne in svetle črte. Ko pa so eksperimentatorji želeli "videti", kako elektroni letijo skozi reže in so namestili "opazovalca" s strani zaslona, so elektroni na zaslonu narisali ne "valovni vzorec", ampak 2 navpični črti. Tisti. se niso obnašali kot valovi, ampak kot delci.

Zdi se, da kvantni delci sami odločajo, kakšno stanje bodo zavzeli v trenutku, ko jih »izmerijo«.

Na podlagi tega zveni sodobna köbenhavnska razlaga (interpretacija) fenomena "Schrödingerjeve mačke" takole:

Medtem ko nihče ne opazuje sistema "cat-core", je jedro hkrati v stanju razpadlo/nerazpadlo. Vendar je napačno reči, da je mačka hkrati živa/mrtva. Zakaj? Da, ker kvantnih pojavov v makrosistemih ne opazimo. Bolj pravilno je govoriti ne o sistemu "mačje jedro", temveč o sistemu "jedro-detektor (Geigerjev števec)".

Jedro si v trenutku opazovanja (oz. meritve) izbere eno izmed stanj (razpadlo/nerazpadlo). Toda ta izbira se ne zgodi v trenutku, ko eksperimentator odpre škatlo (odpiranje škatle se zgodi v makrokozmosu, zelo daleč od sveta jedra). Jedro izbere svoje stanje v trenutku, ko zadene detektor. Gre za to, da sistem v poskusu ni dovolj opisan.

Tako københavnska interpretacija paradoksa Schrödingerjeve mačke zanika, da je bila pred odprtjem škatle Schrödingerjeva mačka v stanju superpozicije – bila je hkrati v stanju žive/mrtve mačke. Mačka v makrokozmosu lahko in je samo v enem stanju.

Povzetek. Schrödinger poskusa ni v celoti opisal. Ni pravilen (natančneje, nemogoče ga je povezati) makroskopski in kvantni sistem. Kvantni zakoni ne delujejo v naših makrosistemih. V tem poskusu ni medsebojno delovanje »mačje jedro«, temveč »jedro detektorja mačke«. Mačka je iz makrokozmosa, sistem "detektor-jedro" pa iz mikrokozmosa. In samo v svojem kvantnem svetu je jedro lahko v dveh stanjih hkrati. To se zgodi pred trenutkom meritve oziroma interakcije jedra z detektorjem. Mačka v svojem makrokozmosu je lahko in je samo v enem stanju. Zato, le na prvi pogled se zdi, da se stanje mačke "živa ali mrtva" določi v trenutku odpiranja škatle. Pravzaprav je njegova usoda določena v trenutku interakcije med detektorjem in jedrom.

Končni povzetek. Stanje sistema "detektor-jedro-mačka" NI povezano z osebo - opazovalcem za škatlo, temveč z detektorjem - opazovalcem za jedrom.

Fuj. Skoraj oprane možgane! Toda kako prijetno je razumeti ključ do paradoksa! Kot v stari dijaški šali o učitelju: »Ko sem pripovedoval, sem tudi sam razumel!«.

Sheldonova interpretacija Schrödingerjevega mačjega paradoksa

Zdaj se lahko usedete in poslušate Sheldonovo najnovejšo interpretacijo Schrödingerjevega miselnega eksperimenta. Bistvo njegove interpretacije je, da jo je mogoče uporabiti v odnosih med ljudmi. Če želite razumeti, ali je odnos med moškim in žensko dober ali slab, morate odpreti škatlo (pojdite na zmenek). In pred tem so dobri in slabi hkrati.

No, kako vam je všeč ta "ljubek eksperiment"? V našem času bi borci za pravice živali Schrödingerja kaznovali za tako brutalne miselne poskuse z mačko. Ali pa morda ni bila mačka, ampak Schrödingerjeva mačka?! Uboga deklica, trpela zaradi tega Schrodingerja (((

Se vidimo v naslednjih objavah!

Želim vsem imej lep dan in lep večer!

P.S. Delite svoje misli v komentarjih. In postavljajte vprašanja.

P.S. Naročite se na blog - obrazec za naročnino se nahaja pod člankom.

Kot nam je razložil Heisenberg, je zaradi principa negotovosti opis objektov kvantnega mikrosveta drugačne narave kot običajen opis objektov Newtonovega makrokozmosa. Namesto prostorskih koordinat in hitrosti, ki smo ju opisovali mehansko gibanje, kot je krogla na biljardni mizi, v kvantni mehaniki so predmeti opisani s tako imenovano valovno funkcijo. Vrh "vala" ustreza največji verjetnosti najdbe delca v prostoru v trenutku merjenja. Gibanje takšnega valovanja opisuje Schrödingerjeva enačba, ki nam pove, kako se stanje kvantnega sistema spreminja s časom.

Zdaj o mački. Vsi vedo, da se mačke rade skrivajo v škatlah (). Zavedal se je tudi Erwin Schrödinger. Še več, s čisto nordijsko divjostjo je to lastnost uporabil v znamenitem miselnem eksperimentu. Njegovo bistvo je bilo, da je bila mačka zaprta v škatli s peklenskim strojem. Stroj je prek releja povezan s kvantnim sistemom, na primer z radioaktivno razpadajočo snovjo. Verjetnost razpada je znana in je 50%. Peklenski stroj deluje, ko se spremeni kvantno stanje sistema (pride do razpada) in mačka popolnoma pogine. Če sistem »Mačka-škatla-peklenski stroj-kvanti« za eno uro prepustimo samemu sebi in se spomnimo, da je stanje kvantnega sistema opisano v terminih verjetnosti, potem postane jasno, da ugotovimo, ali je mačka živa oz. ni notri ta trenutekčas zagotovo ne bo deloval, tako kot se ne bo izšlo natančno napovedati padca kovanca na glave ali repe vnaprej. Paradoks je zelo preprost: valovna funkcija, ki opisuje kvantni sistem, meša dve stanji mačke – ta je hkrati živa in mrtva, tako kot se lahko vezan elektron z enako verjetnostjo nahaja kjer koli v prostoru, ki je enako oddaljen od atomskega jedra. Če škatle ne odpremo, ne vemo točno, kako je mačka. Brez opazovanja (beri meritev) atomskega jedra lahko opišemo njegovo stanje samo s superpozicijo (mešanjem) dveh stanj: razpadlega in nerazpadlega jedra. Mačka, ki je odvisna od jedrske energije, je živa in mrtva hkrati. Vprašanje je naslednje: kdaj sistem preneha obstajati kot mešanica dveh stanj in izbere eno konkretno?

Kopenhagenska interpretacija eksperimenta nam pove, da sistem preneha biti mešanica stanj in izbere eno od njih v trenutku, ko poteka opazovanje, ki je tudi meritev (odpre se okence). To pomeni, da samo dejstvo merjenja spremeni fizično realnost, kar vodi do kolapsa valovne funkcije (mačka bodisi postane mrtva bodisi ostane živa, vendar preneha biti mešanica obojega)! Pomislite, eksperiment in meritve, ki ga spremljajo, spreminjajo realnost okoli nas. Osebno mi to dejstvo dela možgane veliko močnejše od alkohola. Tudi razvpiti Steve Hawking težko sprejme ta paradoks, ki ponavlja, da ko sliši za Schrödingerjevo mačko, njegova roka seže po Browningu. Ostrina odziva izjemnega teoretičnega fizika je posledica dejstva, da je po njegovem mnenju vloga opazovalca pri kolapsu valovne funkcije (padec v eno od dveh verjetnostnih) stanj močno pretirana.

Seveda, ko si je profesor Erwin leta 1935 zamislil svojo mačjo goljufijo, je bil to premeten način za prikaz nepopolnosti kvantne mehanike. Dejansko mačka ne more biti živa in mrtva hkrati. Posledično je bila ena od interpretacij eksperimenta očitno protislovje med zakoni makrosveta (na primer drugi zakon termodinamike - mačka je živa ali mrtva) in mikrosveta (mačka je živ in mrtev hkrati).

Navedeno se uporablja v praksi: v kvantnem računalništvu in v kvantni kriptografiji. Kabel iz optičnih vlaken pošilja svetlobni signal, ki je v superpoziciji dveh stanj. Če se napadalci povežejo s kablom nekje na sredini in tam naredijo signalno pipo, da bi prisluškovali posredovanim informacijam, potem bo to zrušilo valovno funkcijo (z vidika köbenhavnske interpretacije bo izvedeno opazovanje) in luč bo prešla v eno od stanj. Po opravljenih statističnih testih svetlobe na sprejemnem koncu kabla bo mogoče ugotoviti, ali je svetloba v superpoziciji stanj ali pa je že bila opažena in prenesena na drugo točko. To omogoča ustvarjanje komunikacijskih sredstev, ki izključujejo neopazno prestrezanje signala in prisluškovanje.

Druga najnovejša interpretacija Schrödingerjevega miselnega eksperimenta je zgodba Sheldona Cooperja, junaka serije Teorija velikega poka, ki jo je spregovoril z manj izobraženo sosedo Penny. Bistvo Sheldonove zgodbe je, da se koncept Schrödingerjeve mačke lahko uporabi za odnose med ljudmi. Da bi razumeli, kaj se dogaja med moškim in žensko, kakšen odnos je med njima: dober ali slab, morate samo odpreti škatlo. Do takrat pa so odnosi dobri in slabi.

Leta 1935 je goreč nasprotnik novo nastajajoče kvantne mehanike Eric Schrödinger objavil članek, ki je želel obsoditi in dokazati neuspešnost nove veje razvoja fizike.

Bistvo članka je izvajanje miselnega eksperimenta:

Živo mačko damo v popolnoma zaprto škatlo.
Poleg mačke je postavljen Geigerjev števec z enim radioaktivnim atomom.
Bučka, napolnjena s kislino, je pritrjena neposredno na Geigerjev števec.
Morebiten razpad radioaktivnega atoma bo sprožil Geigerjev števec, ta pa bo razbil bučko in kislina, ki se bo razlila iz nje, bo ubila mačko.
Ali bo mačka živela ali umrla, če bo s tako neprijetnimi sosedi?
Za poskus je namenjena ena ura.

Odgovor na to vprašanje in je bil pozvan, da dokaže nedoslednost kvantne teorije, ki temelji na superpoziciji: zakon paradoksa - vsi mikrodelci našega sveta so vedno v dveh stanjih hkrati, dokler jih ne začnejo opazovati.

To pomeni, da je v zaprtem prostoru (kvantna teorija) naša mačka, tako kot njen nepredvidljivi sosed - atom, sinhrono prisotna v dveh državah:

Živa in mrtva mačka hkrati.
Razpadli in hkrati nerazpadli atom.

Kar je po klasični fiziki popoln absurd. Nemogoče je, da bi tako medsebojno izključujoče stvari obstajale hkrati.

In to je pravilno, vendar samo z vidika makrokozmosa. Medtem ko v mikrokozmosu delujejo povsem drugi zakoni, zato se je Schrödinger zmotil, ko je zakone makrokozmosa uporabil za odnose znotraj mikrokozmosa. Ne zavedajoč se, da namensko opazovanje nenehnih negotovosti mikrosveta odpravlja slednje.

Z drugimi besedami, če odpremo zaprt sistem, v katerem je mačka skupaj z radioaktivnim atomom, bomo videli samo eno od možnih stanj preizkušanca.

To je dokazal ameriški fizik z univerze v Arkansasu Art Hobson. Po njegovi teoriji, če povežete mikrosistem (radioaktivni atom) z makrosistemom (Geigerjev števec), bo slednji zagotovo prežet s stanjem kvantne prepletenosti prvega in prešel v superpozicijo. In ker tega pojava ne moremo neposredno opazovati, bo za nas postal nesprejemljiv (kar je trdil Schrödinger).

Tako smo ugotovili, da sta atom in števec sevanja v isti superpoziciji. Koga ali kaj potem za ta sistem lahko imenujemo mačka? Če razmišljate logično, mačka v tem primeru postane indikator stanja radioaktivnega jedra (preprosto - indikator):

Maček je živ, jedro ni razpadlo.
Maček je mrtev, jedro je razpadlo.

Upoštevati pa moramo dejstvo, da je tudi mačka del enotnega sistema, saj je tudi v boksu. Zato je mačka po kvantni teoriji v tako imenovani nelokalni povezavi z atomom, tj. zmeden, in s tem v superpoziciji mikrosveta.

Iz tega sledi, da se bo nenadna sprememba enega od objektov sistema zgodila tudi z drugim objektom, ne glede na to, kako oddaljena sta. Trenutna sprememba stanja obeh objektov dokazuje, da imamo opravka z enim samim sistemom, ki ga prostor preprosto razdeli na dva dela.

Tako lahko z gotovostjo trdimo, da je Schrödingerjeva mačka trenutno ali živa, če atom ni razpadel, ali mrtva, če je atom razpadel.

In vendar je bila zahvaljujoč Schrödingerjevemu miselnemu eksperimentu izdelana matematična naprava, ki opisuje superpozicijo mikrosveta. To znanje se pogosto uporablja v kriptografiji in računalniški tehnologiji.

Nazadnje bi rad opozoril na neizčrpno ljubezen do skrivnostnega paradoksa "Schrödingerjeve mačke" s strani vseh vrst pisateljev in kinematografije. To je samo nekaj primerov:

Čarobna naprava, imenovana "Schrödingerjeva mačka" v Lukjanenovem romanu "Zadnja straža".
V detektivskem romanu Detektivska agencija Dirka Gentlyja Douglasa Adamsa poteka živahna razprava o problemu Schrödingerjevega mačka.
V romanu R. E. Heinleina "Mačka, ki gre skozi zidove", glavna oseba, mačka, je skoraj ves čas v dveh stanjih hkrati.
Slavni Cheshire maček Lewisa Carrolla v Alicinih dogodivščinah v čudežni deželi se rad pojavlja na več mestih hkrati.
Ray Bradbury v romanu Fahrenheit 451 postavlja vprašanje Schrödingerjeve mačke v obliki živega mrtvega mehaničnega psa.
V The Mage Healer Christopher Stashef opisuje svoje videnje Schrödingerjeve mačke na zelo nenavaden način.

In še veliko drugih očarljivih, popolnoma nemogočih idej o tako skrivnostnem miselnem eksperimentu.

24. junij 2015

Na mojo sramoto želim priznati, da sem slišal ta izraz, vendar sploh nisem vedel, kaj pomeni in vsaj na katero temo je bil uporabljen. Naj vam povem, kaj sem prebral na internetu o tej mački ...

« Shroedingerjeva mačka« – tako se imenuje znameniti miselni eksperiment slavnega avstrijskega teoretičnega fizika Erwina Schrödingerja, ki je tudi nagrajenec Nobelova nagrada. S pomočjo tega fiktivnega eksperimenta je znanstvenik želel pokazati nepopolnost kvantne mehanike pri prehodu iz subatomskih sistemov v makroskopske sisteme.

Izvirni članek Erwina Schrödingerja je bil objavljen leta 1935. Tukaj je citat:

Konstruirate lahko tudi primere, v katerih je burleska dovolj. Naj bo mačka zaprta v jekleni komori skupaj z naslednjim diaboličnim strojem (ki bi moral biti neodvisen od posredovanja mačke): znotraj Geigerjevega števca je majhna količina radioaktivnega materiala, tako majhnega, da lahko samo en atom razpade v uro, vendar z enako verjetnostjo morda ne razpade; če se to zgodi, se bralna cev izprazni in aktivira se rele, ki spusti kladivo, ki razbije stožec cianovodikove kisline.

Če celoten sistem pustimo eno uro samega sebe, potem lahko rečemo, da bo mačka po tem času živa, dokler atom ne razpade. Prvi razpad atoma bi zastrupil mačko. Psi-funkcija sistema kot celote bo to izrazila tako, da bo v sebi zmešala ali namazala živo in mrtvo mačko (oprostite izrazu) v enakih razmerjih. V takšnih primerih je značilno, da se negotovost, ki je bila prvotno omejena na atomski svet, spremeni v makroskopsko negotovost, ki jo je mogoče odpraviti z neposrednim opazovanjem. To nam preprečuje, da bi naivno sprejeli "model zamegljenosti" kot odraz realnosti. Samo po sebi to ne pomeni nič nejasnega ali protislovnega. Obstaja razlika med nejasno ali neizostreno fotografijo in posnetkom oblaka ali megle.

Z drugimi besedami:

Obstaja škatla in mačka. Škatla vsebuje mehanizem, ki vsebuje radioaktivno atomsko jedro in posodo s strupenim plinom. Eksperimentalni parametri so izbrani tako, da je verjetnost jedrskega razpada v 1 uri 50 %. Če jedro razpade, se plinska posoda odpre in mačka umre. Če do razpada jedra ne pride, mačka ostane živa in zdrava.
Mačko zapremo v škatlo, počakamo eno uro in se vprašamo: je mačka živa ali mrtva?
Kvantna mehanika nam tako rekoč pove, da je atomsko jedro (in s tem mačka) v vseh možnih stanjih hkrati (glej kvantno superpozicijo). Preden smo odprli škatlo, je sistem “cat-core” v stanju “jedro je razpadlo, mačka je mrtva” z verjetnostjo 50% in v stanju “jedro ni razpadlo, mačka je živa” z verjetnostjo 50%. Izkazalo se je, da je mačka, ki sedi v škatli, živa in mrtva hkrati.
Po sodobni köbenhavnski interpretaciji je mačka še živa/mrtva brez vmesnih stanj. In izbira stanja razpada jedra se ne zgodi v trenutku odpiranja škatle, ampak tudi, ko jedro vstopi v detektor. Ker redukcija valovne funkcije sistema »mačka-detektor-jedro« ni povezana s človeškim opazovalcem škatle, ampak je povezana z detektorjem-opazovalcem jedra.

V skladu s kvantno mehaniko, če jedra atoma ne opazimo, potem je njegovo stanje opisano z mešanico dveh stanj - razpadlega jedra in nerazpadlega jedra, torej mačka, ki sedi v škatli in pooseblja jedro atoma. je živ in mrtev hkrati. Če je škatla odprta, lahko eksperimentator vidi samo eno specifično stanje - "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" ali "jedro ni razpadlo, mačka je živa."

Bistvo v človeškem jeziku: Schrödingerjev poskus je pokazal, da je z vidika kvantne mehanike mačka hkrati živa in mrtva, kar pa ne more biti. Posledično ima kvantna mehanika precejšnje pomanjkljivosti.

Vprašanje je naslednje: kdaj sistem preneha obstajati kot mešanica dveh stanj in izbere eno konkretno? Namen eksperimenta je pokazati, da je kvantna mehanika nepopolna brez nekaterih pravil, ki določajo, pod kakšnimi pogoji se valovna funkcija sesuje in mačka bodisi postane mrtva ali ostane živa, vendar preneha biti mešanica obojega. Ker je jasno, da mora biti mačka nujno ali živa ali mrtva (med življenjem in smrtjo ni vmesnega stanja), bo to enako za atomsko jedro. Nujno mora biti ali razbit ali nerazbit (Wikipedia).

Spodaj je video posnetek tega dialoga med Sheldonom in Peny v Teoriji velikega poka.

Schrödingerjeva ilustracija je najboljši primer za opis glavnega paradoksa kvantne fizike: po njenih zakonih delci, kot so elektroni, fotoni in celo atomi, obstajajo v dveh stanjih hkrati ("živi" in "mrtvi", če se spomnite dolgotrajna mačka). Ta stanja se imenujejo superpozicije.

Ameriški fizik Art Hobson (Art Hobson) z Univerze v Arkansasu (Arkansas State University) je ponudil svojo rešitev tega paradoksa.

»Meritve v kvantni fiziki temeljijo na delovanju nekaterih makroskopskih naprav, kot je Geigerjev števec, ki določajo kvantno stanje mikroskopskih sistemov – atomov, fotonov in elektronov. Kvantna teorija implicira, da če povežete mikroskopski sistem (delec) z neko makroskopsko napravo, ki razlikuje med dvema različnima stanjema sistema, bo naprava (na primer Geigerjev števec) prešla v stanje kvantne prepletenosti in bo istočasno v dveh superpozicijah. Nemogoče pa je neposredno opazovati ta pojav, zaradi česar je nesprejemljiv,« pravi fizik.

Hobson pravi, da v Schrödingerjevem paradoksu mačka igra vlogo makroskopskega instrumenta, Geigerjevega števca, povezanega z radioaktivnim jedrom, ki določa stanje razpada ali "nerazpada" tega jedra. V tem primeru bo živa mačka pokazatelj "ne-razpada", mrtva mačka pa indikator razpada. Toda po kvantni teoriji mora biti mačka, tako kot jedro, v dveh superpozicijah življenja in smrti.

Namesto tega mora biti po mnenju fizika kvantno stanje mačke prepleteno s stanjem atoma, kar pomeni, da sta med seboj v "nelokalni povezavi". To pomeni, da če se stanje enega od zapletenih predmetov nenadoma spremeni v nasprotno, se bo tudi stanje njegovega para spremenilo na enak način, ne glede na to, kako daleč sta narazen. Ob tem se Hobson sklicuje na eksperimentalno potrditev te kvantne teorije.

»Najbolj zanimiva stvar v teoriji kvantne prepletenosti je, da se stanje obeh delcev spremeni takoj: nobena svetloba ali elektromagnetni signal ne bi imel časa za prenos informacij iz enega sistema v drugega. Torej lahko rečemo, da gre za en objekt, ki ga prostor deli na dva dela, ne glede na to, kako velika je razdalja med njima,« pojasnjuje Hobson.

Schrödingerjeva mačka ni več živa in mrtva hkrati. Mrtev je, če pride do razpada, in živ, če do razpada nikoli ne pride.

Dodajmo, da so podobne rešitve tega paradoksa v zadnjih tridesetih letih predlagale še tri skupine znanstvenikov, ki pa niso bile vzete resno in so ostale neopažene v širokih znanstvenih krogih. Hobson ugotavlja, da je rešitev paradoksov kvantne mehanike, vsaj teoretična, nujno potrebna za njeno globoko razumevanje.

Schrödinger

In ravno pred kratkim so TEORETIKI RAZLOŽILI, KAKO GRAVITACIJA UBIJE SCHROEDINGERJEVO MAČKO, a to je že bolj zapleteno ...

Fiziki pojav praviloma razlagajo tako, da je superpozicija možna v svetu delcev, nemogoča pa pri mačkah ali drugih makro objektih, motnje iz okolju. Ko gre kvantni objekt skozi polje ali v interakcijo z naključnimi delci, takoj prevzame samo eno stanje - kot da bi bil izmerjen. Tako se superpozicija zruši, kot so verjeli znanstveniki.

Toda tudi če bi bilo na nek način mogoče izolirati makroobjekt, ki je v stanju superpozicije, od interakcij z drugimi delci in polji, bi še vedno prej ali slej prevzel eno samo stanje. Vsaj to velja za procese, ki se dogajajo na površju Zemlje.

»Nekje v medzvezdnem prostoru bi mačka morda imela možnost ohraniti kvantno koherenco, toda na Zemlji ali blizu katerega koli planeta je to zelo malo verjetno. In razlog za to je gravitacija,« pojasnjuje glavni avtor nove študije Igor Pikovski (Igor Pikovski) iz Centra za astrofiziko Harvard-Smithsonian.

Pikovsky in njegovi kolegi z dunajske univerze trdijo, da ima gravitacija uničujoč učinek na kvantne superpozicije makroobjektov, zato takšnih pojavov v makrokozmosu ne opazimo. Osnovni koncept nove hipoteze je, mimogrede, na kratko orisan v celovečernem filmu Medzvezdje.

Einsteinova splošna teorija relativnosti navaja, da bo izredno masiven objekt ukrivil prostor-čas v svoji bližini. Če pogledamo situacijo na nižji ravni, lahko rečemo, da bo za molekulo, ki je blizu površja Zemlje, čas tekel nekoliko počasneje kot za tisto, ki je v orbiti našega planeta.

Zaradi vpliva gravitacije na prostor-čas bo molekula, ki je pod tem vplivom, doživela odstopanje v svojem položaju. In to naj bi posledično vplivalo tudi na njeno notranjo energijo – nihanje delcev v molekuli, ki se skozi čas spreminja. Če molekulo uvedemo v stanje kvantne superpozicije dveh lokacij, potem bi razmerje med položajem in notranjo energijo kmalu prisililo molekulo, da "izbere" samo enega od obeh položajev v prostoru.

»V večini primerov je pojav dekoherence povezan z zunanji vpliv, vendar v tem primeru notranje nihanje delcev sodeluje z gibanjem same molekule,« pojasnjuje Pikovsky.

Ta učinek še ni bil opažen, saj so drugi viri dekoherence, kot so magnetna polja, toplotno sevanje in vibracije, običajno veliko močnejši in povzročijo uničenje kvantnih sistemov veliko pred gravitacijo. Toda eksperimentatorji poskušajo preveriti navedeno hipotezo.

Podobno postavitev bi lahko uporabili tudi za testiranje sposobnosti gravitacije, da uniči kvantne sisteme. Za to bo treba primerjati vertikalni in horizontalni interferometer: pri prvem bo superpozicija kmalu izginila zaradi dilatacije časa na različnih "višinah" poti, pri drugem pa bo morda kvantna superpozicija vztrajati.

viri

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Tukaj je malo bolj skoraj znanstveno: na primer in tukaj. Če še ne veste, preberite o tem in kaj je. In ugotovimo, kaj Izvirni članek je na spletni strani InfoGlaz.rf Povezava do članka, iz katerega je narejena ta kopija -