ev internet

Basit terimlerle Schrödinger'in kedisi paradoksu. "Schrödinger'in kedisi" - eğlenceli bir düşünce deneyi

Makale, Schrödinger teorisinin ne olduğunu açıklamaktadır. Bu büyük bilim insanının modern bilime katkısı gösterilmekte, ayrıca bir kedi hakkında icat ettiği düşünce deneyi anlatılmaktadır. Bu tür bilgilerin uygulama alanı kısaca özetlenmiştir.

Erwin Schrödinger

Ne canlı ne de ölü olan kötü şöhretli kedi artık her yerde kullanılıyor. Onun hakkında filmler yapılır, fizik ve hayvanlarla ilgili topluluklar onun adını alır, hatta böyle bir giyim markası bile vardır. Ancak çoğu zaman insanlar talihsiz kedi ile paradoks anlamına gelir. Ama yaratıcısı Erwin Schrödinger'i kural olarak unutuyorlar. O zamanlar Avusturya-Macaristan'ın bir parçası olan Viyana'da doğdu. Yüksek eğitimli ve varlıklı bir ailenin oğluydu. Babası Rudolf, linolyum üretti ve bilime de para yatırdı. Annesi bir kimyagerin kızıydı ve Erwin sık sık büyükbabasının akademideki derslerini dinlemeye giderdi.

Bilim insanının büyükannelerinden biri bir İngiliz olduğu için, çocukluğundan beri ilgi duyuyordu. yabancı Diller ve iyi derecede İngilizce biliyordu. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, okulda Schrödinger her yıl sınıfının en iyisiydi ve üniversitede zor sorular sordu. Yirminci yüzyılın başlarındaki bilimde, daha anlaşılır klasik fizik ile mikro ve nano dünyadaki parçacıkların davranışları arasındaki tutarsızlıklar zaten ortaya çıktı. Ortaya çıkan çelişkileri çözmek ve tüm gücünü atmak için

bilime katkı

Başlangıç olarak, bu fizikçinin bilimin birçok alanıyla uğraştığını söylemeye değer. Ancak "Schrödinger'in teorisi" dediğimizde, onun yarattığı rengin matematiksel olarak tutarlı tanımını değil, kuantum mekaniğine katkısını kastediyoruz. O günlerde teknoloji, deney ve teori iç içeydi. Fotoğraf gelişti, ilk spektrumlar kaydedildi ve radyoaktivite fenomeni keşfedildi. Sonuçları alan bilim adamları, teorisyenlerle yakından etkileşime girdiler: anlaştılar, birbirlerini tamamladılar ve tartıştılar. Yeni okullar ve bilim dalları oluşturuldu. Dünya tamamen farklı renklerle oynamaya başladı ve insanlık yeni gizemler aldı. Matematiksel düzeneğin karmaşıklığına rağmen, Schrödinger teorisinin ne olduğunu açıklamak için, sade dil olabilmek.

Kuantum dünyası kolaydır!

İncelenen nesnelerin ölçeğinin sonuçları doğrudan etkilediği artık iyi bilinmektedir. Gözle görülebilen nesneler klasik fizik kavramlarına uyar. Schrödinger'in teorisi, yüz x yüz nanometre boyutunda ve daha küçük cisimlere uygulanabilir. ve çoğu zaman Konuşuyoruz genel olarak tek tek atomlar ve daha küçük parçacıklar hakkında. Bu nedenle, mikrosistemlerin her elemanı aynı anda hem parçacık hem de dalga (parçacık-dalga ikiliği) özelliklerine sahiptir. Maddi dünyadan elektronlar, protonlar, nötronlar vb. kütle ve atalet, hız ve onunla ilişkili ivme ile karakterize edilir. Teorik dalgadan - frekans ve rezonans gibi parametreler. Bunun aynı anda nasıl mümkün olduğunu ve neden birbirlerinden ayrılamaz olduklarını anlamak için bilim adamlarının genel olarak maddelerin yapısı hakkındaki tüm fikri yeniden gözden geçirmeleri gerekiyordu.

Schrödinger'in teorisi, matematiksel olarak bu iki özelliğin dalga fonksiyonu adı verilen bir yapı aracılığıyla ilişkili olduğunu ima eder. Bu kavramın matematiksel bir tanımını bulmak, Schrödinger'e Nobel Ödülü'nü getirdi. Ancak yazarın ona yüklediği fiziksel anlam, sözde Kopenhag Yorumunu kuran Bohr, Sommerfeld, Heisenberg ve Einstein'ın fikirleriyle örtüşmüyordu. İşte kedi paradoksu buradan çıktı.

dalga fonksiyonu

Temel parçacıkların mikro dünyası söz konusu olduğunda, makro ölçekteki kavramlar anlamlarını kaybeder: kütle, hacim, hız, boyut. Ve kararsız olasılıklar kendi başlarına gelir. Bu tür boyutlardaki nesneler bir kişi tarafından sabitlenemez - insanlar için yalnızca dolaylı çalışma yolları vardır. Örneğin, hassas bir ekran veya film üzerindeki ışık çizgileri, tıklama sayısı, püskürtülen filmin kalınlığı. Diğer her şey hesaplamalar alanıdır.

Schrödinger'in teorisi, bu bilim adamının çıkardığı denklemlere dayanmaktadır. Ve onların integral bileşeni dalga fonksiyonudur. İncelenen parçacığın türünü ve kuantum özelliklerini açık bir şekilde tanımlar. Örneğin bir elektronun durumunu gösterdiğine inanılmaktadır. Ancak, yazarının fikirlerinin aksine, kendisi, fiziksel duyu yok. Bu sadece kullanışlı bir matematik aracıdır. Makalemiz Schrödinger teorisini sunduğundan basit terimlerle Diyelim ki dalga fonksiyonunun karesi, sistemi önceden belirlenmiş bir durumda bulma olasılığını tanımlıyor.

Bir makro nesnesi örneği olarak kedi

Kopenhag adı verilen bu yorumla, yazarın kendisi hayatının sonuna kadar aynı fikirde değildi. Olasılık kavramının belirsizliğinden tiksindi ve karesi değil, işlevin kendisinin görünürlüğü üzerinde ısrar etti.

Bu tür fikirlerin tutarsızlığına bir örnek olarak, bu durumda mikro dünyanın makro nesneleri etkileyeceğini savundu. Teori şunları söylüyor: eğer canlı bir organizma (örneğin, bir kedi) ve zehirli gaz içeren bir kapsül, belirli bir radyoaktif element bozulursa açılan ve çürüme olmazsa kapalı kalan kapalı bir kutuya konursa, o zaman önce kutuyu açarken bir paradoks elde ederiz. Kuantum kavramlarına göre, bir radyoaktif elementin atomu, belirli bir süre boyunca belirli bir olasılıkla bozunacaktır. Dolayısıyla deneysel keşiften önce atom hem sağlamdır hem de değildir. Ve Schrödinger'in teorisinin dediği gibi, aynı olasılıkla, kedi hem ölüdür hem de başka bir şekilde canlıdır. Görüyorsunuz, bu saçma çünkü kutuyu açtıktan sonra hayvanın sadece bir halini bulacağız. Ve kapalı bir kapta, ölümcül kapsülün yanında, kedi ya ölü ya da canlıdır, çünkü bu göstergeler ayrıdır ve ara seçenekler anlamına gelmez.

Bu fenomen için somut ancak henüz tam olarak kanıtlanmamış bir açıklama var: Varsayımsal bir kedinin belirli durumunu belirlemek için zaman sınırlayıcı koşulların yokluğunda, bu deney kuşkusuz paradoksaldır. Ancak, kuantum mekaniksel kurallar makro nesneler için kullanılamaz. Mikrokozmos ile sıradan arasında kesin bir çizgi çizmek henüz mümkün olmamıştır. Bununla birlikte, kedi büyüklüğünde bir hayvan, şüphesiz bir makro nesnedir.

Kuantum mekaniğinin uygulamaları

Herhangi bir, hatta teorik fenomene gelince, Schrödinger'in kedisinin nasıl yararlı olabileceği sorusu ortaya çıkıyor. teori büyük patlamaörneğin, tam olarak bu düşünce deneyini ilgilendiren süreçlere dayanmaktadır. Ultra yüksek hızlarla, maddenin ultra küçük yapısıyla, evrenin incelenmesiyle ilgili her şey, diğer şeylerin yanı sıra kuantum mekaniği ile açıklanır.

Kuantum fiziği konulu bir makaleyle ilgileniyorsanız, Big Bang Theory serisini sevme olasılığınız yüksek. Sheldon Cooper yeni bir yorumla geldi. Schrödinger'in düşünce deneyi(Bu parçayı içeren bir videoyu makalenin sonunda bulabilirsiniz). Ancak Sheldon'ın komşusu Penny ile diyaloğunu anlamak için önce klasik yoruma dönelim. Yani, basit kelimelerle Schrödinger'in Kedisi.

Bu yazıda şunlara bakacağız:

Kısa tarihsel arka plan
Schrödinger'in Kedisi ile deneyin açıklaması
Schrödinger'in Kedisi paradoksunu çözme

İyi haber hemen. deney sırasında Schrödinger'in kedisi zarar görmedi. Çünkü kuantum mekaniğinin yaratıcılarından fizikçi Erwin Schrödinger sadece bir düşünce deneyi yaptı.

Deneyin açıklamasına dalmadan önce, tarihe kısa bir giriş yapalım.

Geçen yüzyılın başında, bilim adamları mikrokozmosu incelemeyi başardılar. “Atom-elektron” modelinin “Güneş-Dünya” modeliyle dışsal benzerliğine rağmen, bize tanıdık Newtoncu klasik fizik yasalarının mikrokozmosta çalışmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle, yeni bir bilim ortaya çıktı - kuantum fiziği ve bileşeni - kuantum mekaniği. Mikrodünyanın tüm mikroskobik nesnelerine kuantum denirdi.

Dikkat! Kuantum mekaniğinin varsayımlarından biri "süperpozisyon"dur. Schrödinger deneyinin özünü anlamak bizim için faydalı olacaktır.

"Süperpozisyon" bir kuantumun yeteneğidir (bir elektron, bir foton, bir atomun çekirdeği olabilir) bir değil, aynı anda birkaç durumda veya aynı anda uzayda birkaç noktada bulunur , eğer kimse izlemiyorsa

Bunu anlamamız zor, çünkü bizim dünyamızda bir nesnenin yalnızca bir durumu olabilir, örneğin var, canlı veya ölü olmak. Ve sadece birinde olabilir belli Yer boşlukta. "Süperpozisyon" ve kuantum fiziği deneylerinin çarpıcı sonuçlarını okuyabilirsiniz. Bu makalede.

İşte mikro ve makro nesnelerin davranışındaki farkın basit bir örneği. 2 kutudan birine bir top yerleştirin. Çünkü top bizim makro dünyamızın bir nesnesidir, güvenle diyeceksiniz: "Top kutulardan sadece birinde, ikincisi boş." Bir top yerine bir elektron alırsanız, aynı anda 2 kutuda olduğu ifadesi doğru olacaktır. Mikro dünyanın yasaları böyle işler. Örnek vermek: elektron gerçekte bir atomun çekirdeği etrafında dönmez, aynı anda çekirdeğin etrafındaki kürenin tüm noktalarında bulunur. Fizik ve kimyada bu fenomene "elektron bulutu" denir.

Özet.Çok küçük bir nesnenin ve büyük bir nesnenin davranışının farklı yasalara uyduğunu fark ettik. Sırasıyla kuantum fiziği yasaları ve klasik fizik yasaları.

Ancak makrokozmostan mikrokozmosa geçişi tarif edecek bir bilim yok. Böylece, Erwin Schrödinger düşünce deneyini sadece genel fizik teorisinin eksikliğini göstermek için tanımladı. Schrödinger'in paradoksunun, büyük nesneleri tanımlamak için bir bilim (klasik fizik) ve mikro nesneleri tanımlamak için bir bilim (kuantum fiziği) olduğunu göstermesini istedi. Ancak kuantum sistemlerinden makro sistemlere geçişi tanımlamak için yeterli bilim yok.

Schrödinger'in Kedisi ile deneyin açıklaması

Erwin Schrödinger, 1935'te kedi düşünce deneyini tanımladı. Deney açıklamasının orijinal versiyonu Wikipedia'da sunulmuştur ( Schrödinger'in kedisi Vikipedi).

İşte Schrödinger'in Kedisi deneyinin basit kelimelerle açıklamasının bir versiyonu:

Kapalı bir çelik kutuya bir kedi yerleştirildi.
"Schrödinger kutusunda" radyoaktif çekirdekli ve bir kaba yerleştirilmiş zehirli gazlı bir cihaz var.
Çekirdek 1 saat içinde parçalanabilir veya parçalanmayabilir. Bozulma olasılığı %50'dir.
Çekirdek bozunursa, Geiger sayacı bunu kaydedecektir. Röle çalışacak ve çekiç gaz kabını kıracaktır. Schrödinger'in kedisi öldü.
Değilse, Schrödinger'in kedisi hayatta olacak.

Kuantum mekaniğinin “süperpozisyon” yasasına göre, sistemi gözlemlemediğimiz bir anda, bir atomun çekirdeği (ve dolayısıyla kedi) aynı anda 2 durumda bulunur. Çekirdek çürümüş/bozulmamış durumdadır. Ve kedi aynı anda diri/ölü durumundadır.

Ancak, "Schrödinger'in kutusu" açılırsa, kedinin yalnızca şu durumlardan birinde olabileceğini kesin olarak biliyoruz:

çekirdek parçalanmadıysa kedimiz yaşıyor
çekirdek parçalanırsa, kedi öldü

Deneyin paradoksu şudur: buna göre kuantum fiziği: kutuyu açmadan önce kedi aynı anda hem canlıdır hem de ölüdür, ancak dünyamızın fizik yasalarına göre bu imkansız. kedi belirli bir durumda olabilir - canlı veya ölü olmak. Aynı anda "kedi canlı/ölü" karma durumu yoktur.

İpucunu almadan önce, Schrödinger'in kedisi deneyinin paradoksunun bu harika videosunu izleyin (2 dakikadan az):

Schrödinger'in Kedisi - Kopenhag yorumu paradoksunu çözme

Şimdi ipucu. Kuantum mekaniğinin özel gizemine dikkat edin - gözlemci paradoksu. Mikro dünyanın nesnesi (bizim durumumuzda çekirdek) aynı anda birkaç durumda sadece sistemi izlemediğimiz sürece.

Örneğin, 2 yarık ve bir gözlemci ile ünlü deney. Bir elektron ışını 2 dikey yarığı olan opak bir plakaya yönlendirildiğinde, plakanın arkasındaki ekranda elektronlar bir "dalga deseni" çizdi - dikey olarak değişen koyu ve açık şeritler. Ancak deneyciler elektronların yarıklardan nasıl uçtuğunu “görmek” istediklerinde ve ekranın yanından bir “gözlemci” yerleştirdiklerinde, elektronlar ekranda bir “dalga deseni” değil, 2 dikey şerit çizdi. Onlar. dalgalar gibi değil, parçacıklar gibi davrandılar.

Görünüşe göre kuantum parçacıkları, "ölçüldükleri" anda hangi duruma geçeceklerine kendileri karar veriyor.

Buna dayanarak, "Schrödinger'in Kedisi" olgusunun modern Kopenhag açıklaması (yorumu) şöyle geliyor:

“Kedi çekirdek” sistemini kimse izlemezken, çekirdek aynı anda çürümüş/çürümemiş durumda. Ancak aynı anda kedinin canlı/ölü olduğunu söylemek yanlış olur. Niye ya? Evet, çünkü kuantum fenomenleri makrosistemlerde gözlemlenmez. “Kedi-çekirdek” sisteminden değil, “çekirdek dedektörü (Geiger sayacı)” sisteminden bahsetmek daha doğrudur.

Çekirdek, gözlem (veya ölçüm) anında durumlardan birini (çürümüş/bozulmamış) seçer. Ancak bu seçim, deneyci kutuyu açtığı anda gerçekleşmez (kutunun açılması, çekirdek dünyasından çok uzakta, makrokozmosta gerçekleşir). Çekirdek, dedektöre çarptığı anda durumunu seçer. Buradaki nokta, sistemin deneyde yeterince tanımlanmamasıdır.

Bu nedenle, Schrödinger'in Kedisi paradoksunun Kopenhag yorumu, kutunun açılmasından önce Schrödinger'in Kedisinin bir süperpozisyon durumunda olduğunu - aynı zamanda canlı/ölü bir kedi durumunda olduğunu reddeder. Makrokozmostaki bir kedi, yalnızca bir durumda olabilir ve vardır.

Özet. Schrödinger deneyi tam olarak açıklamadı. Makroskopik ve kuantum sistemler doğru değildir (daha doğrusu bağlamak imkansızdır). Kuantum yasaları makro sistemlerimizde işlemez. Bu deneyde etkileşime giren “kedi çekirdeği” değil, “kedi dedektörü çekirdeği”dir. Kedi makrokozmostan, “detektör-çekirdek” sistemi ise mikrokozmostan. Ve sadece kuantum dünyasında, çekirdek aynı anda 2 durumda olabilir. Bu, çekirdeğin dedektör ile ölçüm veya etkileşim anından önce gerçekleşir. Makrokozmosundaki bir kedi, yalnızca bir durumda olabilir ve öyledir. Bu yüzden, sadece ilk bakışta, kutunun açılması anında kedinin "canlı veya ölü" durumunun belirlendiği görülüyor. Aslında kaderi, dedektör ve çekirdek arasındaki etkileşim anında belirlenir.

Son özet."Detektör-çekirdek-kedi" sisteminin durumu, kişiyle - kutunun arkasındaki gözlemciyle DEĞİL, ancak dedektörle - çekirdeğin arkasındaki gözlemciyle bağlantılıdır.

Vay canına. Neredeyse beyni yıkanmış! Ama paradoksun anahtarını anlamak ne kadar hoş! Bir öğretmenle ilgili eski bir öğrenci şakasında olduğu gibi: “Ben anlatırken kendim anladım!”.

Sheldon'ın Schrödinger'in Kedisi paradoksunu yorumlaması

Şimdi arkanıza yaslanıp Sheldon'ın Schrödinger'in düşünce deneyine ilişkin en son yorumunu dinleyebilirsiniz. Yorumunun özü, insanlar arasındaki ilişkilerde uygulanabilmesidir. Bir erkek ve bir kadın arasındaki ilişkinin iyi mi yoksa kötü mü olduğunu anlamak için kutuyu açmanız gerekir (bir randevuya çıkın). Ve ondan önce, aynı anda hem iyi hem de kötü.

Peki, bu "sevimli deneyi" nasıl buldunuz? Zamanımızda Schrödinger, bir kediyle yapılan bu tür acımasız düşünce deneyleri için hayvan hakları aktivistleri tarafından cezalandırılırdı. Ya da belki bir kedi değil de Schrödinger'in Kedisiydi?! Zavallı kız, bu Schrödinger'den acı çekti (((

Sonraki yazılarda görüşmek üzere!

herkese diliyorum iyi günler ve iyi akşamlar!

not Düşüncelerinizi yorumlarda paylaşın. Ve sorular sorun.

not Bloga abone olun - abonelik formu makalenin altında bulunur.

Heisenberg'in bize açıkladığı gibi, belirsizlik ilkesi nedeniyle, kuantum mikro dünyasındaki nesnelerin tanımı, Newton makrokozmosundaki nesnelerin olağan tanımından farklı bir yapıya sahiptir. Kuantum mekaniğinde, örneğin bir bilardo masasındaki bir topun mekanik hareketini tanımlamak için kullandığımız uzamsal koordinatlar ve hız yerine, nesneler dalga fonksiyonu ile tanımlanır. "Dalga" nın tepesi, ölçüm anında uzayda bir parçacık bulmanın maksimum olasılığına karşılık gelir. Böyle bir dalganın hareketi, bize bir kuantum sisteminin durumunun zamanla nasıl değiştiğini söyleyen Schrödinger denklemi ile tanımlanır.

Şimdi kedi hakkında. Herkes kedilerin kutularda saklanmayı sevdiğini bilir (). Erwin Schrödinger de bunun farkındaydı. Üstelik tamamen İskandinav vahşeti ile bu özelliği ünlü bir düşünce deneyinde kullandı. Özü, bir kedinin cehennem makinesi olan bir kutuya kilitlenmesiydi. Makine, bir röle aracılığıyla, örneğin radyoaktif olarak bozunan bir madde gibi bir kuantum sistemine bağlanır. Bozulma olasılığı bilinmektedir ve %50'dir. Cehennem makinesi, sistemin kuantum durumu değiştiğinde (çürüme meydana geldiğinde) ve kedi tamamen öldüğünde çalışır. "Kedi-kutusu-cehennem makinesi-kuanta" sistemini bir saatliğine kendi haline bırakırsak ve kuantum sisteminin durumunun olasılık cinsinden tanımlandığını hatırlarsak, o zaman kedinin canlı mı yoksa canlı mı olduğunu bulmanın ne kadar doğru olduğu netleşir. değil şu an bir madeni paranın yazı veya tura düşüşünü önceden tahmin etmenin tam olarak işe yaramayacağı gibi, zaman da kesinlikle çalışmayacaktır. Paradoks çok basittir: Bir kuantum sistemini tanımlayan dalga fonksiyonu, bir kedinin iki durumunu karıştırır - aynı anda hem canlıdır hem de ölüdür, tıpkı eşit olasılıkla bağlı bir elektronun, atom çekirdeğinden eşit uzaklıkta uzayda herhangi bir yerde bulunabilmesi gibi. Kutuyu açmazsak, kedinin nasıl olduğunu tam olarak bilemeyiz. Atom çekirdeği üzerinde gözlemler yapmadan (ölçümleri okuyun) durumunu yalnızca iki durumun üst üste binmesi (karıştırılması) ile tanımlayabiliriz: çürümüş ve bozulmamış bir çekirdek. Nükleer bağımlısı bir kedi aynı anda hem canlıdır hem de ölüdür. Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve tek somut olanı seçer?

Deneyin Kopenhag yorumu bize, sistemin bir durumlar karışımı olmaktan çıktığını ve bir gözlem gerçekleştiği anda bunlardan birini seçtiğini söyler ki bu da bir ölçümdür (kutu açılır). Yani, ölçüm gerçeği, fiziksel gerçekliği değiştirerek dalga fonksiyonunun çökmesine yol açar (kedi ya ölür ya da hayatta kalır, ancak her ikisinin karışımı olmaktan çıkar)! Bir düşünün, deney ve ona eşlik eden ölçümler etrafımızdaki gerçekliği değiştiriyor. Şahsen, bu gerçek beynimi alkolden çok daha güçlü kılıyor. Meşhur Steve Hawking de bu paradoksu sert bir şekilde ele alıyor ve Schrödinger'in kedisini duyduğunda elinin Browning'e uzandığını tekrarlıyor. Seçkin teorik fizikçinin tepkisinin keskinliği, onun görüşüne göre, gözlemcinin dalga fonksiyonunun çöküşündeki rolünün (onu iki olasılıktan birine düşürme) durumundan büyük ölçüde abartılı olmasından kaynaklanmaktadır.

Elbette, Profesör Erwin 1935'te kedi sahtekarlığını tasarladığında, kuantum mekaniğinin kusurunu göstermenin akıllıca bir yoluydu. Gerçekten de bir kedi aynı anda hem canlı hem de ölü olamaz. Sonuç olarak, deneyin yorumlarından biri, makro dünyanın yasaları (örneğin, termodinamiğin ikinci yasası - bir kedi ya canlıdır ya da ölüdür) ve mikro dünya (bir kedi, bir kedidir) arasındaki bariz çelişkiydi. aynı anda canlı ve ölü).

Yukarıdakiler pratikte uygulanır: kuantum hesaplamada ve kuantum kriptografisinde. Bir fiber optik kablo, iki durumun süperpozisyonunda olan bir ışık sinyali gönderir. Saldırganlar ortadaki bir kabloya bağlanır ve iletilen bilgiyi gizlice dinlemek için oraya bir sinyal vurursa, bu dalga fonksiyonunu çökertecektir (Kopenhag yorumu açısından bir gözlem yapılacaktır) ve ışık durumlardan birine girecek. Kablonun alıcı ucunda ışığın istatistiksel testlerini yaptıktan sonra, ışığın durumların süperpozisyonunda olup olmadığını veya daha önce gözlemlenip başka bir noktaya iletilip iletilmediğini bulmak mümkün olacaktır. Bu, algılanamayan sinyal müdahalesini ve gizlice dinlemeyi hariç tutan iletişim araçları yaratmayı mümkün kılar.

Schrödinger'in düşünce deneyinin en yeni yorumu, Big Bang Theory serisinin kahramanı Sheldon Cooper'ın daha az eğitimli komşusu Penny ile konuştuğu hikayesidir. Sheldon'ın hikayesinin amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insanlar arasındaki ilişkilere uygulanabilmesidir. Bir erkek ve bir kadın arasında neler olduğunu anlamak için aralarında nasıl bir ilişki var: iyi ya da kötü, sadece kutuyu açmanız gerekiyor. O zamana kadar ilişkiler hem iyi hem de kötüydü.

1935'te, yeni ortaya çıkan kuantum mekaniğinin ateşli bir rakibi olan Eric Schrödinger, fiziğin gelişiminin yeni bir dalının başarısızlığını kınamayı ve kanıtlamayı amaçlayan bir makale yayınladı.

Makalenin özü, bir düşünce deneyi yapmak:

Canlı bir kedi tamamen kapalı bir kutuya yerleştirilir.
Kedinin yanına bir radyoaktif atom içeren bir Geiger sayacı yerleştirilir.
Asitle doldurulmuş bir şişe doğrudan Geiger sayacına takılır.
Bir radyoaktif atomun nihai bozunması bir Geiger sayacını başlatacak ve bu da şişeyi kıracak ve ondan dökülen asit kediyi öldürecektir.
Bu kadar rahatsız komşularla birlikte olan kedi yaşayacak mı yoksa ölecek mi?
Deney için bir saat ayrılmıştır.

Cevaplamak bu soru ve süperpozisyona dayanan kuantum teorisinin tutarsızlığını kanıtlamaya çağrıldı: paradoks yasası - dünyamızın tüm mikropartikülleri, onları gözlemlemeye başlayana kadar her zaman aynı anda iki durumda.

Yani, kapalı bir alanda (kuantum teorisi), kedimiz, tahmin edilemez komşusu - bir atom gibi, eşzamanlı olarak mevcuttur. iki eyalette:

Aynı anda hem canlı hem de ölü kedi.
Çürümüş ve aynı zamanda çürümemiş atom.

Bu, klasik fiziğe göre tam bir saçmalıktır. Bu tür birbirini dışlayan şeylerin aynı anda var olması imkansızdır.

Ve bu doğrudur, ancak yalnızca makrokozmosun bakış açısından. Oysa mikro kozmosta tamamen farklı yasalar işliyor ve bu nedenle Schrödinger, makro kozmos yasalarını mikro kozmos içindeki ilişkilere uygularken yanılmıştı. Mikro dünyanın süregelen belirsizliklerinin amaçlı gözleminin farkına varmamak, ikincisini ortadan kaldırır.

Başka bir deyişle, radyoaktif bir atomla birlikte bir kedinin yerleştirildiği kapalı bir sistemi açarsak, test deneğinin olası durumlarından sadece birini göreceğiz.

Bu, Arkansas Üniversitesi'nden Amerikalı bir fizikçi olan Art Hobson tarafından kanıtlandı. Teorisine göre, bir mikrosistemi (radyoaktif atomu) bir makrosistemle (Geiger sayacı) birleştirirseniz, ikincisi kesinlikle birincisinin kuantum dolaşıklığı durumuyla doldurulacak ve süperpozisyona geçecektir. Ve bu fenomeni doğrudan gözlemleyemeyeceğimiz için (Schrödinger'in iddia ettiği gibi) bizim için kabul edilemez hale gelecektir.

Böylece atomun ve radyasyon sayacının aynı süperpozisyonda olduğunu öğrendik. O zaman bu sistem için kim veya ne kedi olarak adlandırılabilir? Mantıklı düşünürseniz, bu durumda kedi, radyoaktif çekirdeğin durumunun bir göstergesi olur (basitçe - bir gösterge):

Kedi yaşıyor, çekirdek parçalanmadı.
Kedi öldü, çekirdek parçalandı.

Ancak kedinin de kutunun içinde olduğu için tek bir sistemin parçası olduğu gerçeğini de hesaba katmalıyız. Bu nedenle, kuantum teorisine göre, kedi atomla sözde yerel olmayan bağlantıdadır, yani. Şaşkın ve dolayısıyla mikro dünyanın süperpozisyonunda.

Bundan, sistemin nesnelerinden birinde ani bir değişiklik olduğunda, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsunlar başka bir nesnede de olacağı sonucu çıkar. Her iki nesnenin durumundaki ani değişiklik, uzay tarafından iki parçaya bölünmüş tek bir sistemle karşı karşıya olduğumuzu kanıtlıyor.

Dolayısıyla, Schrödinger'in kedisinin ya atom bozunmadıysa anlık olarak canlı, ya da atom bozunmuşsa ölü olduğunu güvenle söyleyebiliriz.

Yine de, Schrödinger'in düşünce deneyi sayesinde mikro dünyanın süperpozisyonunu tanımlayan matematiksel bir cihaz inşa edildi. Bu bilgi kriptografi ve bilgisayar teknolojisinde geniş uygulama alanı bulmuştur.

Son olarak, her türden yazarın ve sinemanın gizemli "Schrödinger'in kedisi" paradoksuna duyduğu tükenmez sevgiyi belirtmek isterim. bu sadece birkaç örnek:

Lukyanenko'nun "Son Saat" adlı romanında "Schrödinger'in Kedisi" adlı büyülü bir cihaz.
Douglas Adams'ın Dirk Gently's Detective Agency adlı dedektif romanında, Schrödinger'in kedisi sorunuyla ilgili canlı bir tartışma var.
R. E. Heinlein'ın "Duvarlardan Geçen Kedi" adlı romanında, ana karakter, bir kedi, neredeyse sürekli olarak aynı anda iki haldedir.
Lewis Carroll'un Alice Harikalar Diyarında'daki ünlü Cheshire kedisi aynı anda birkaç yerde görünmeyi seviyor.
Fahrenheit 451 romanında Ray Bradbury, Schrödinger'in kedisi sorununu yaşayan ölü mekanik bir köpek biçiminde gündeme getiriyor.
The Mage Healer'da Christopher Stashef, Schrödinger'in kedisine dair vizyonunu çok tuhaf bir şekilde anlatıyor.

Ve böyle gizemli bir düşünce deneyi hakkında daha birçok büyüleyici, tamamen imkansız fikirler.

24 Haziran 2015

Utanç verici bir şekilde, bu ifadeyi duyduğumu, ancak ne anlama geldiğini ve en azından hangi konuda kullanıldığını bilmediğimi itiraf etmek istiyorum. Bu kedi hakkında internette okuduklarımı anlatayım size...

« Shroedinger'ın kedisi"- bu, aynı zamanda ödüllü ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Nobel Ödülü. Bilim insanı, bu hayali deney yardımıyla atom altı sistemlerden makroskopik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.

Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayınlandı. İşte alıntı:

Burlesk'in yeterli olduğu durumlar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin çelik bir odada kilitli kalmasına izin verin, aşağıdaki şeytani makine (kedinin müdahalesinden bağımsız olmalıdır): Geiger sayacının içinde çok küçük bir miktar radyoaktif malzeme var, o kadar küçük ki sadece bir atom bozunabilir. bir saat, ancak aynı olasılıkla dağılmayabilir; Bu olursa, okuma tüpü boşalır ve hidrosiyanik asit konisini kıran çekici indirerek bir röle etkinleştirilir.

Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atom bozunmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz. Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu kendi içinde karıştırarak veya yaşayan ve ölü kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit oranlarda bulaştırarak ifade edecektir. Bu tür durumlarda tipik olan, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilen makroskopik bir belirsizliğe dönüştürülmesidir. Bu, "bulanıklık modeli"nin gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engeller. Kendi başına, bu belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı fotoğraf ile bulut veya sis çekimi arasında fark vardır.

Başka bir deyişle:

Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği ve bir zehirli gaz kabı içeren bir mekanizma içerir. Deneysel parametreler, 1 saat içinde nükleer bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa, gaz kabı açılır ve kedi ölür. Çekirdeğin parçalanması olmazsa, kedi canlı ve sağlıklı kalır.
Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip kendimize soruyoruz: Kedi yaşıyor mu öldü mü?
Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söyler (bkz. kuantum süperpozisyonu). Biz kutuyu açmadan önce "kedi-çekirdek" sistemi %50 olasılıkla "çekirdek çürüdü, kedi öldü" durumunda ve "çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor" durumunda. %50 olasılıkla. Kutuda oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
Modern Kopenhag yorumuna göre, kedi herhangi bir ara durum olmadan hala hayatta / ölüdür. Ve çekirdeğin bozunma durumunun seçimi, kutunun açılması anında değil, çekirdek dedektöre girdiğinde bile gerçekleşir. Çünkü "kedi-detektör-çekirdek" sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi kutunun insan gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile bağlantılıdır.

Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği gözlemlenmezse, durumu iki durumun bir karışımı ile tanımlanır - çürümüş bir çekirdek ve çürümemiş bir çekirdek, bu nedenle, bir kutuda oturan ve bir atomun çekirdeğini kişileştiren bir kedi aynı anda hem diri hem de ölüdür. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir - "çekirdek parçalandı, kedi öldü" veya "çekirdek parçalanmadı, kedi yaşıyor."

İnsan dilinde öz: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniğinin bakış açısından, bir kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi, ki bu olamaz. Sonuç olarak, kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.

Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve tek somut olanı seçer? Deneyin amacı, kuantum mekaniğinin, dalga fonksiyonunun hangi koşullar altında çökeceğini ve kedinin ya ölür ya da hayatta kaldığını, ancak her ikisinin bir karışımı olmaktan çıktığını belirten bazı kurallar olmadan eksik olduğunu göstermektir. Kedinin mutlaka ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), bu atom çekirdeği için de aynı olacaktır. Mutlaka ya parçalanmış ya da parçalanmamış olmalıdır (Wikipedia).

Aşağıda, Sheldon ve Peny arasındaki bu Big Bang Theory diyaloğunun bir video klibi var.

Schrödinger'in illüstrasyonu, kuantum fiziğinin ana paradoksunu açıklamak için en iyi örnektir: yasalarına göre, elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunurlar ("canlı" ve "ölü", hatırlarsanız). uzun süredir acı çeken kedi). Bu durumlara süperpozisyon denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson (Art Hobson) bu paradoksa kendi çözümünü sundu.

"Kuantum fiziğindeki ölçümler, mikroskobik sistemlerin - atomlar, fotonlar ve elektronlar - kuantum durumunu belirleyen Geiger sayacı gibi belirli makroskopik cihazların çalışmasına dayanır. Kuantum teorisi, mikroskobik bir sistemi (parçacık) sistemin iki farklı durumunu ayırt eden bazı makroskopik aygıtlara bağlarsanız, aygıtın (örneğin Geiger sayacı) bir kuantum dolaşıklık durumuna gireceğini ve aynı zamanda aynı anda olacağını ima eder. iki süperpozisyonda. Ancak bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda, kedinin, bu çekirdeğin bozunma veya "çürümeme" durumunu belirlemek için radyoaktif bir çekirdeğe bağlı makroskobik bir alet, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda, canlı bir kedi "çürümeme" göstergesi ve ölü kedi - çürüme göstergesi olacaktır. Fakat kuantum teorisine göre, kedi de çekirdek gibi, yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda olmalıdır.

Bunun yerine, fizikçiye göre, kedinin kuantum hali, atomun hali ile iç içe olmalıdır, bu da onların birbirleriyle "yerel olmayan bir bağlantı" içinde oldukları anlamına gelir. Yani birbirine dolanmış nesnelerden birinin durumu aniden tersine dönerse, aralarında ne kadar uzak olursa olsun çiftinin durumu da aynı şekilde değişecektir. Aynı zamanda Hobson, bu kuantum teorisinin deneysel olarak doğrulanmasına atıfta bulunur.

"Kuantum dolaşıklık teorisindeki en ilginç şey, her iki parçacığın durumundaki değişikliğin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık veya elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi aktarma zamanı olmaz. Böylece, aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, uzay tarafından iki parçaya bölünmüş tek bir nesne olduğunu söyleyebilirsiniz,” diye açıklıyor Hobson.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Çürüme olursa ölür, çürüme olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç bilim insanı grubu tarafından daha önerildiğini, ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde farkedilmediğini ekliyoruz. Hobson, kuantum mekaniğinin paradokslarının çözümünün, en azından teorik olarak, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gerekli olduğuna dikkat çekiyor.

Schrödinger

Ve kısa süre önce, TEORİKLER, YER ÇEKİMİNİN SCHROEDINGER'IN KEDİLERİNİ NASIL ÖLDÜRDÜĞÜNÜ AÇIKLADI, ancak bu zaten daha karmaşık ...

Kural olarak, fizikçiler, süperpozisyonun parçacıklar dünyasında mümkün olduğu, ancak kediler veya diğer makro nesnelerle imkansız olduğu olgusunu açıklar. Çevre. Bir kuantum nesnesi bir alandan geçtiğinde veya rastgele parçacıklarla etkileşime girdiğinde, sanki ölçülüyormuş gibi hemen tek bir durum varsayar. Bilim adamlarının inandığı gibi, süperpozisyon bu şekilde çöküyor.

Ancak bir şekilde süperpozisyon durumundaki makro nesneyi diğer parçacıklar ve alanlarla etkileşimlerden izole etmek mümkün olsa bile, o zaman yine de er ya da geç tek bir duruma geçecektir. En azından, bu, Dünya yüzeyinde meydana gelen süreçler için geçerlidir.

"Yıldızlararası uzayda bir yerde, belki bir kedinin kuantum tutarlılığını koruma şansı olabilir, ancak Dünya'da veya herhangi bir gezegenin yakınında bu son derece olası değildir. Ve bunun nedeni yerçekimidir” diye açıklıyor Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden yeni çalışmanın baş yazarı Igor Pikovski (Igor Pikovski).

Pikovsky ve Viyana Üniversitesi'nden meslektaşları, yerçekiminin makro nesnelerin kuantum süperpozisyonları üzerinde yıkıcı bir etkisi olduğunu ve bu nedenle makrokozmosta bu tür fenomenleri gözlemlemediğimizi savunuyorlar. Bu arada, yeni hipotezin temel konsepti, Interstellar adlı uzun metrajlı filmde kısaca özetleniyor.

Einstein'ın genel görelilik teorisi, aşırı derecede büyük bir nesnenin yakınında uzay-zamanı bükeceğini belirtir. Durumu daha küçük bir seviyede düşünürsek, Dünya yüzeyine yakın yerleştirilmiş bir molekül için zamanın gezegenimizin yörüngesindeki bir moleküle göre biraz daha yavaş ilerleyeceğini söyleyebiliriz.

Yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki etkisinden dolayı, bu etkinin altına düşen bir molekül konumunda bir sapma yaşayacaktır. Ve bu da, iç enerjisini - bir moleküldeki zamanla değişen parçacıkların titreşimlerini - etkilemelidir. Eğer bir molekül iki konumun kuantum süperpozisyon durumuna sokulursa, konum ile iç enerji arasındaki ilişki kısa süre sonra molekülü uzaydaki iki konumdan sadece birini "seçmeye" zorlayacaktır.

"Çoğu durumda, uyumsuzluk olgusu, dış etki, ancak bu durumda, parçacıkların iç salınımı molekülün kendisinin hareketi ile etkileşime girer” diye açıklıyor Pikovsky.

Manyetik alanlar, termal radyasyon ve titreşimler gibi diğer uyumsuzluk kaynakları genellikle çok daha güçlü olduğundan ve kuantum sistemlerinin yerçekiminden çok daha önce yok olmasına neden olduğundan, bu etki henüz gözlemlenmemiştir. Ancak deneyciler, belirtilen hipotezi test etmeye çalışırlar.

Benzer bir kurulum, yerçekiminin kuantum sistemlerini yok etme yeteneğini test etmek için de kullanılabilir. Bunu yapmak için, dikey ve yatay interferometreleri karşılaştırmak gerekli olacaktır: ilkinde, yolun farklı "yüksekliklerinde" zamanın genişlemesi nedeniyle süperpozisyon yakında kaybolacak, ikincisinde ise kuantum süperpozisyonu devam edebilir. .

kaynaklar

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% %82D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

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

İşte biraz daha yakın bilimsel: örneğin ve burada. Henüz bilmiyorsanız, hakkında ve ne olduğunu okuyun. Ve ne olduğunu öğreniyoruz Orijinal makale web sitesinde InfoGlaz.rf Bu kopyanın yapıldığı makalenin bağlantısı -