1935 veröffentlichte ein leidenschaftlicher Gegner der neu entstehenden Quantenmechanik, Eric Schrödinger, einen Artikel, der das Scheitern eines neuen Entwicklungszweigs der Physik anprangern und beweisen sollte.

Die Essenz des Artikels ist Durchführung Gedankenexperiment :

1. Eine lebende Katze wird in eine vollständig versiegelte Kiste gelegt.
2. Neben der Katze wird ein Geigerzähler mit einem radioaktiven Atom platziert.
3. Ein mit Säure gefüllter Kolben wird direkt an den Geigerzähler angeschlossen.
4. Der eventuelle Zerfall eines radioaktiven Atoms wird einen Geigerzähler auslösen, der wiederum die Flasche zerbrechen lässt und die austretende Säure die Katze töten wird.
5. Wird die Katze leben oder sterben, wenn sie mit solch unbequemen Nachbarn zusammen ist?
6. Für das Experiment ist eine Stunde vorgesehen.

Antwort auf diese Frage und wurde aufgefordert, die Widersprüchlichkeit der auf Superposition beruhenden Quantentheorie zu beweisen: das Gesetz des Paradoxons - alle Mikroteilchen unserer Welt befinden sich immer in zwei Zuständen gleichzeitig, bis sie beginnen, diese zu beobachten.

Das heißt, unsere Katze ist in einem geschlossenen Raum (Quantentheorie) wie ihr unberechenbarer Nachbar - ein Atom - synchron anwesend in zwei Staaten:

1. Eine lebende und tote Katze zugleich.
2. Zerfallenes und zugleich nicht zerfallenes Atom.

Was nach klassischer Physik eine völlige Absurdität ist. Es ist unmöglich, dass solche sich gegenseitig ausschließenden Dinge gleichzeitig existieren.

Und das ist richtig, aber nur aus der Sicht des Makrokosmos. Wohingegen im Mikrokosmos ganz andere Gesetze wirken, und deshalb hat sich Schrödinger geirrt, als er die Gesetze des Makrokosmos auf die Verhältnisse im Mikrokosmos anwandte. Das nicht erkennen gezielte Überwachung hinter den anhaltenden Unsicherheiten der Mikrowelt, beseitigen letztere.

Mit anderen Worten, wenn Sie öffnen geschlossenes System, in der die Katze zusammen mit einem radioaktiven Atom platziert wird, sehen wir nur einen der möglichen Zustände des Testsubjekts.

Dies wurde von einem amerikanischen Physiker der Universität von Arkansas, Art Hobson, bewiesen. Verbindet man nach seiner Theorie ein Mikrosystem (radioaktives Atom) mit einem Makrosystem (Geigerzähler), wird letzteres mit Sicherheit vom Zustand durchdrungen Quantenverschränkung zuerst und geht in Superposition. Und da wir dieses Phänomen nicht direkt beobachten können, wird es für uns inakzeptabel (was Schrödinger argumentierte).

Wir haben also herausgefunden, dass sich das Atom und der Strahlungszähler in derselben Überlagerung befinden. Wer oder was kann dann für dieses System eine Katze genannt werden? Wenn Sie logisch denken, wird die Katze in diesem Fall zu einem Indikator für den Zustand des radioaktiven Kerns (einfach - ein Indikator):

1. Die Katze lebt, der Kern ist nicht zerfallen.
2. Die Katze ist tot, der Kern ist zerfallen.

Wir müssen jedoch berücksichtigen, dass auch die Katze Teil eines einzigen Systems ist, da sie sich auch in der Box befindet. Daher steht die Katze laut Quantentheorie in der sogenannten nicht-lokalen Verbindung mit dem Atom, d.h. in verwirrter Zustand , und damit in der Überlagerung der Mikrowelt.

Daraus folgt, dass bei einer plötzlichen Änderung in einem der Objekte des Systems dies auch bei einem anderen Objekt der Fall sein wird, egal wie weit sie voneinander entfernt sind. Die augenblickliche Zustandsänderung beider Objekte beweist, dass wir es hier zu tun haben einheitliches System, einfach durch Leerzeichen in zwei Teile geteilt.

Wir können also mit Zuversicht sagen, dass Schrödingers Katze vorübergehend entweder lebt, wenn das Atom nicht zerfallen ist, oder tot ist, wenn das Atom zerfallen ist.

Und doch war es Schrödingers Gedankenexperiment zu verdanken, dass ein mathematisches Gerät konstruiert wurde, das die Überlagerung der Mikrowelt beschreibt. Dieses Wissen wird gefunden Breite Anwendung in Kryptographie und Computertechnologien.

Abschließend möchte ich noch die unerschöpfliche Liebe aller Autoren und des Kinos zum mysteriösen Paradox von „Schrödingers Katze“ anmerken. Das ist einfach ein paar Beispiele:

1. Ein magisches Gerät namens „Schrödingers Katze“ in Lukyanenkos Roman „Die letzte Wache“.
2. Im Krimi Dirk Gentlys Detektei von Douglas Adams wird das Problem der Schrödinger-Katze lebhaft diskutiert.
3. In dem Roman von R. E. Heinlein „Die Katze geht durch Wände“, Protagonist, eine Katze, befindet sich fast ständig in zwei Zuständen gleichzeitig.
4. Berühmt Grinsekatze Lewis Carroll im Roman "Alice im Wunderland", tritt gerne an mehreren Orten gleichzeitig auf.
5. In dem Roman Fahrenheit 451 wirft Ray Bradbury die Frage nach Schrödingers Katze in Form eines lebend-toten mechanischen Hundes auf.
6. In The Mage Healer beschreibt Christopher Stashef seine Vision von Schrödingers Katze auf sehr eigentümliche Weise.

Und viele andere bezaubernde, völlig unmögliche Ideen zu solch einem mysteriösen Gedankenexperiment.

Es gab eine Art "Nebeneinander". Er selbst beschäftigte sich selten mit etwas Besonderem wissenschaftliches Problem. Sein Lieblingsgenre der Arbeit war eine Antwort auf jemandes wissenschaftliche Forschung, die Entwicklung dieser Arbeit oder ihre Kritik. Obwohl Schrödinger selbst von Natur aus ein Individualist war, brauchte er immer die Gedanken und die Unterstützung anderer weitere Arbeit. Trotz dieser eigentümlichen Herangehensweise gelang es Schrödinger, viele Entdeckungen zu machen.

Biografische Informationen

Schrödingers Theorie ist mittlerweile nicht nur Studierenden der Physik- und Mathematik-Fakultäten bekannt. Es wird jeden interessieren, der sich für Populärwissenschaft interessiert. Diese Theorie wurde von dem berühmten Physiker E. Schrödinger entwickelt, der als einer der Schöpfer der Quantenmechanik in die Geschichte einging. Der Wissenschaftler wurde am 12. August 1887 in der Familie des Besitzers einer Wachstuchfabrik geboren. Der spätere Wissenschaftler, der durch sein Rätsel auf der ganzen Welt berühmt wurde, begeisterte sich schon als Kind für Botanik und Zeichnen. Sein erster Mentor war sein Vater. 1906 begann Schrödinger sein Studium an der Universität Wien, während dessen er begann, die Physik zu bewundern. Als die ersten kamen Weltkrieg, ging der Wissenschaftler als Artillerist. BEI Freizeit studierte die Theorien von Albert Einstein.

Anfang 1927 hatte sich in der Wissenschaft eine dramatische Situation entwickelt. E. Schrödinger glaubte, dass die Grundlage der Theorie der Quantenprozesse die Idee der Kontinuität von Wellen sollte dienen. Heisenberg hingegen glaubte, dass das Konzept der Diskretion von Wellen sowie die Idee von Quantensprüngen die Grundlage für dieses Wissensgebiet sein sollten. Niels Bohr nahm keine der Positionen an.

Fortschritte in der Wissenschaft

Für das Konzept der Wellenmechanik erhielt Schrödinger 1933 den Nobelpreis. Der in den Traditionen der klassischen Physik aufgewachsene Wissenschaftler konnte jedoch nicht in anderen Kategorien denken und betrachtete die Quantenmechanik nicht als einen vollwertigen Wissenszweig. Er konnte sich mit dem dualen Verhalten der Teilchen nicht zufrieden geben und versuchte, es ausschließlich auf das Wellenverhalten zu reduzieren. In seinem Gespräch mit N. Bohr formulierte es Schrödinger so: „Wenn wir vorhaben, diese zu behalten Quantensprünge, dann bedauere ich im Allgemeinen, dass ich mein Leben mit der Atomphysik verbunden habe.

Weitere Arbeiten des Forschers

Dabei war Schrödinger nicht nur einer der Begründer der modernen Quantenmechanik. Er war es, der den Begriff „Objektivität der Beschreibung“ in den wissenschaftlichen Gebrauch einführte. Dies ist eine Gelegenheit Wissenschaftliche Theorien Realität ohne Beteiligung des Beobachters beschreiben. Seine weitere Nachforschungen widmeten sich der Relativitätstheorie, thermodynamischen Prozessen, Borns nichtlinearer Elektrodynamik. Außerdem haben Wissenschaftler mehrere Versuche unternommen, eine einheitliche Feldtheorie zu erstellen. Außerdem sprach E. Schrödinger sechs Sprachen.

Das berühmteste Rätsel

Schrödingers Theorie, in der dieselbe Katze auftaucht, erwuchs aus der Kritik des Wissenschaftlers an der Quantentheorie. Eines ihrer Hauptpostulate ist, dass sich das System in einem Zustand der Überlagerung befindet, solange es nicht beobachtet wird. Nämlich in zwei oder mehr Zuständen, die die Existenz voneinander ausschließen. Der Zustand der Überlagerung hat in der Wissenschaft folgende Definition: Es ist die Fähigkeit eines Quants, das auch ein Elektron, ein Photon oder beispielsweise der Kern eines Atoms sein kann, sich gleichzeitig in zwei Zuständen oder sogar bei zwei zu befinden Punkte im Raum zu einem Zeitpunkt, an dem ihn niemand beobachtet.

Objekte in verschiedenen Welten

Für einen gewöhnlichen Menschen ist es sehr schwierig, eine solche Definition zu verstehen. Denn jedes Objekt materielle Welt kann entweder an einem Punkt im Raum oder an einem anderen sein. Dieses Phänomen kann wie folgt veranschaulicht werden. Der Beobachter nimmt zwei Schachteln und legt in eine davon einen Tennisball. Es wird klar sein, dass es sich in einer Box befindet und nicht in der anderen. Aber wenn wir ein Elektron in einen der Behälter stecken, dann gilt die folgende Aussage: Dieses Teilchen befindet sich gleichzeitig in zwei Kästen, so paradox es auch erscheinen mag. Ebenso befindet sich ein Elektron in einem Atom nicht irgendwann an einem genau definierten Punkt. Es dreht sich um den Kern und befindet sich gleichzeitig an allen Punkten der Umlaufbahn. In der Wissenschaft wird dieses Phänomen „Elektronenwolke“ genannt.

Was wollte der Wissenschaftler beweisen?

Somit ist das Verhalten von kleinen u große Objekte perfekt umgesetzt unterschiedliche Regeln. In der Quantenwelt gibt es einige Gesetze und im Makrokosmos - ganz andere. Es gibt jedoch kein solches Konzept, das den Übergang von der Welt erklären würde materielle Gegenstände den Menschen in der Mikrowelt vertraut. Schrödingers Theorie wurde geschaffen, um die Unzulänglichkeit der Forschung auf dem Gebiet der Physik aufzuzeigen. Der Wissenschaftler wollte zeigen, dass es eine Wissenschaft gibt, deren Ziel es ist, kleine Objekte zu beschreiben, und dass es ein Wissensgebiet gibt, das gewöhnliche Objekte untersucht. Vor allem aufgrund der Arbeit des Wissenschaftlers wurde die Physik in zwei Bereiche unterteilt: Quanten und Klassik.

Schrödingers Theorie: Beschreibung

Der Wissenschaftler beschrieb 1935 sein berühmtes Gedankenexperiment. Bei der Umsetzung setzte Schrödinger auf das Superpositionsprinzip. Schrödinger betonte, dass, solange wir das Photon nicht beobachten, es entweder ein Teilchen oder eine Welle sein kann; sowohl rot als auch grün; sowohl rund als auch eckig. Diese Unbestimmtheitsrelation, die direkt aus dem Konzept des Quantendualismus folgt, wurde von Schrödinger in seinem berühmten Katzenrätsel verwendet. Die Bedeutung des Experiments in Kürze ist wie folgt:

• Eine Katze wird in eine geschlossene Kiste sowie in einen Behälter mit Blausäure und einer radioaktiven Substanz gelegt.
• Der Kern kann innerhalb einer Stunde zerfallen. Die Wahrscheinlichkeit dafür beträgt 50 %.
• Zerfällt der Atomkern, so wird dies vom Geigerzähler erfasst. Der Mechanismus wird funktionieren und die Giftbox wird kaputt gehen. Die Katze wird sterben.
• Wenn der Zerfall nicht eintritt, wird Schrödingers Katze am Leben sein.

Gemäß dieser Theorie befindet sich die Katze, bis sie beobachtet wird, gleichzeitig in zwei Zuständen (tot und lebendig), genau wie der Kern eines Atoms (zerfallen oder nicht zerfallen). Dies ist natürlich nur nach den Gesetzen der Quantenwelt möglich. Im Makrokosmos kann eine Katze nicht gleichzeitig lebendig und tot sein.

Beobachter-Paradoxon

Um die Essenz von Schrödingers Theorie zu verstehen, ist es auch notwendig, das Paradoxon des Beobachters zu verstehen. Seine Bedeutung ist, dass die Objekte des Mikrokosmos nur dann gleichzeitig in zwei Zuständen sein können, wenn sie nicht beobachtet werden. In der Wissenschaft ist beispielsweise das sogenannte „Experiment mit 2 Spalten und einem Beobachter“ bekannt. Auf eine undurchsichtige Platte, in der zwei vertikale Schlitze angebracht waren, richteten die Wissenschaftler einen Elektronenstrahl. Auf den Schirm hinter der Platte malten die Elektronen ein Wellenmuster. Mit anderen Worten, sie hinterließen schwarze und weiße Streifen. Als die Forscher beobachten wollten, wie die Elektronen durch die Schlitze fliegen, zeigten die Teilchen auf dem Bildschirm nur zwei senkrechte Streifen. Sie verhielten sich wie Teilchen, nicht wie Wellen.

Kopenhagener Erklärung

Die moderne Erklärung von Schrödingers Theorie wird die Kopenhagener genannt. Basierend auf dem Paradoxon des Beobachters klingt es so: Solange niemand den Kern eines Atoms im System beobachtet, befindet er sich gleichzeitig in zwei Zuständen - zerfallen und nicht zerfallen. Die Aussage, dass die Katze gleichzeitig lebt und tot ist, ist jedoch äußerst falsch. Schließlich werden im Makrokosmos niemals die gleichen Phänomene beobachtet wie im Mikrokosmos.

Deshalb wir reden nicht über das „Katzenkern“-System, sondern über die Tatsache, dass der Geigerzähler und der Atomkern miteinander verbunden sind. Der Kernel kann in dem Moment, in dem die Messungen durchgeführt werden, den einen oder anderen Zustand wählen. Jedoch Wahl gegeben findet nicht in dem Moment statt, in dem der Experimentator die Kiste mit Schrödingers Katze öffnet. Tatsächlich findet das Öffnen der Schachtel im Makrokosmos statt. Mit anderen Worten, in einem System, das sehr weit von der atomaren Welt entfernt ist. Daher wählt der Kern seinen Zustand genau in dem Moment, in dem er auf den Detektor des Geigerzählers trifft. So hat Erwin Schrödinger in seinem Gedankenexperiment das System nicht vollständig beschrieben.

Allgemeine Schlussfolgerungen

Daher ist es nicht ganz richtig, das Makrosystem mit der mikroskopischen Welt in Verbindung zu bringen. In der Makrowelt Quantengesetze ihre Macht verlieren. Der Kern eines Atoms kann nur im Mikrokosmos gleichzeitig in zwei Zuständen sein. Dasselbe kann nicht über die Katze gesagt werden, da sie ein Objekt des Makrokosmos ist. Daher scheint es nur auf den ersten Blick, dass die Katze im Moment des Öffnens der Schachtel von der Überlagerung in einen der Zustände übergeht. Tatsächlich wird sein Schicksal in dem Moment bestimmt, in dem der Atomkern mit dem Detektor interagiert. Die Schlussfolgerung lässt sich wie folgt ziehen: Der Zustand des Systems in Erwin Schrödingers Rätsel hat nichts mit einer Person zu tun. Es kommt nicht auf den Experimentator an, sondern auf den Detektor – ein Objekt, das den Kern „beobachtet“.

Fortführung des Konzepts

Schrödinger-Theorie in einfachen Worten wird wie folgt beschrieben: Während der Beobachter das System nicht betrachtet, kann es sich gleichzeitig in zwei Zuständen befinden. Ein anderer Wissenschaftler - Eugene Wigner - ging jedoch noch weiter und beschloss, das Konzept von Schrödinger völlig ad absurdum zu führen. „Entschuldigung!“ sagte Wigner, „was ist, wenn neben dem Experimentator, der die Katze beobachtet, sein Kollege steht?“ Der Partner weiß nicht, was genau der Experimentator selbst in dem Moment gesehen hat, als er die Kiste mit der Katze geöffnet hat. Schrödingers Katze verlässt den Superpositionszustand. Allerdings nicht für einen Mitbeobachter. Erst in dem Moment, in dem das Schicksal der Katze dieser bekannt wird, kann das Tier endgültig als lebendig oder tot bezeichnet werden. Darüber hinaus gibt es Milliarden von Menschen auf dem Planeten Erde. Und das endgültige Urteil kann erst gefällt werden, wenn das Ergebnis des Experiments Eigentum aller Lebewesen wird. Natürlich kann allen Menschen das Schicksal der Katze und Schrödingers Theorie kurz erzählt werden, aber das ist ein sehr langer und mühsamer Prozess.

Die Prinzipien des Quantendualismus in der Physik wurden durch Schrödingers Gedankenexperiment nie widerlegt. In gewissem Sinne kann jede Kreatur weder lebendig noch tot (in Superposition) genannt werden, solange es mindestens eine Person gibt, die sie nicht beobachtet.

Nicht jeder liest Bücher über die großen Erfindungen der Menschheit. Aber sicher jeder, der die Serie „Theory Urknall“, hörte von einem Phänomen wie „Schrödingers Katze“. Da es sich um Quantenmechanik handelt, ist eine Person ohne technische Erziehung ziemlich schwierig, seine Bedeutung zu verstehen. Versuchen wir herauszufinden, was der Begriff „Schrödingers Katze“ in einfachen Worten bedeutet.

Inhalt:

Kurzer geschichtlicher Hintergrund

Erwin Schrödinger – berühmter Physiker, einer der Schöpfer der Theorie der Quantenmechanik. Kennzeichen seine wissenschaftliche Tätigkeit war die sogenannte Nebenstelle. Er war selten der Erste, der etwas untersuchte.

Grundsätzlich schrieb Schrödinger Rezensionen über die Erfindung von jemandem oder wissenschaftliche Leistung, den Autor kritisiert oder die Forschungen und Entdeckungen anderer weiterentwickelt. Obwohl er von Natur aus ein Individualist war, musste er sich auf die Ideen und Gedanken anderer Menschen verlassen, die er als Grundlage für seine Forschungen nahm. Trotzdem hat er es geschafft riesiger beitrag an der Entwicklung der Quantenmechanik maßgeblich durch sein Rätsel um die „Schrödinger-Katze“.

Schrödingers Leistungen in der Wissenschaft umfassen:

• Entstehung des Konzepts der Wellenmechanik (dafür erhielt er 1933 den Nobelpreis);
• eingeführt in wissenschaftliche Zirkulation der Begriff "Objektivität der Beschreibung" - begründet die Möglichkeit wissenschaftlicher Theorien ohne direkte Beteiligung das Forschungsobjekt (ein externer Beobachter), um die umgebende Realität zu beschreiben;
• entwickelte die Relativitätstheorie;
• studierte thermodynamische Prozesse und nichtlineare Elektrodynamik nach Born;
• versucht zu erstellen Einheitliche Theorie Felder.

Das Konzept von „Schrödingers Katze“

"Shrödingers Katze"- das berühmte Mysterium der Schrödinger-Theorie, ein Gedankenexperiment eines österreichischen theoretischen Physikers, mit dessen Hilfe die Unvollständigkeit der Quantenmechanik beim Übergang von Mikrosystemen zu Makrosystemen nachgewiesen werden konnte. Diese ganze Theorie basiert auf Kritik Wissenschaftler Leistungen Quantenmechanik.

Bevor Sie mit der Beschreibung des Experiments fortfahren, müssen Sie die grundlegenden Konzepte definieren, die darin verwendet werden. Das Hauptpostulat des berühmten Phänomens lautet: Solange niemand das System beobachtet, ist es drin Überlagerungsposition- gleichzeitig in zwei oder mehr Zuständen, die eine gegenseitige Existenz ausschließen. Schrödinger selbst hat die folgende Definition von Superposition gegeben – dies ist die Quantenfähigkeit (ein Elektron, ein Photon und der Kern eines Atoms können die Rolle eines Quants einnehmen), sich gleichzeitig in mehreren Zuständen oder an mehreren Punkten des Raums zu befinden , während niemand das System beobachtet. Ein Quant ist ein mikroskopisches Objekt der Mikroumgebung.

Beschreibung des Versuchs

Der Originalartikel, in dem Schrödinger sein Experiment erklärt, wurde 1935 veröffentlicht. Die Methode des Vergleichs und sogar der Personifizierung wurde verwendet, um das Experiment zu beschreiben.

Es ist sehr schwierig, genau zu verstehen, was Schrödinger beim Studium dieses Artikels im Sinn hatte. Ich werde versuchen, die Essenz des Experiments in einfachen Worten zu beschreiben.

Wir stecken die Katze in eine Kiste mit einem Mechanismus, der einen radioaktiven Atomkern und einen mit giftigem Gas gefüllten Behälter enthält. Das Experiment wird mit genau ausgewählten Zerfadurchgeführt Atomkern– 50 % für 1 Stunde. Wenn der Kern zerfällt, tritt Gas aus dem Behälter aus, was zum Tod der Katze führt. Geschieht dies nicht, passiert der Katze nichts, sie lebt und ist gesund.

Eine Stunde vergeht, und wir wollen eine Antwort auf die Frage bekommen: Ist die Katze gestorben oder am Leben geblieben? Nach der fortgeschrittenen Theorie von Schrödinger befindet sich der Kern eines Atoms wie eine Katze gleichzeitig in mehreren Zuständen in einer Kiste (Definition der Superposition). Bis zum Öffnen der Schachtel hat das Mikrosystem, in dem sich der Atomkern und die Katze befinden, mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% den Zustand "der Kern ist zerfallen, die Katze ist gestorben", und mit demselben Wahrscheinlichkeit den Zustand "der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt". Dies bestätigt die Hypothese, dass die in der Kiste sitzende Katze gleichzeitig lebendig und tot ist, sich also gleichzeitig in mehreren Zuständen befindet. Es stellt sich heraus, dass die Katze, die in der Kiste sitzt, gleichzeitig lebt und tot ist.

sprechen einfache Sprache, Das Phänomen Schrödingers Katze erklärt die Möglichkeit der Tatsache dass die Katze aus quantenmechanischer Sicht gleichzeitig lebendig und tot ist was in der Realität unmöglich ist. Auf dieser Grundlage können wir schließen, dass die Theorie der Quantenmechanik erhebliche Mängel aufweist.

Wenn Sie den Kern eines Atoms in einem Mikrosystem nicht beobachten, dann gibt es eine Mischung aus zwei Zuständen - einem zerfallenen und einem nicht zerfallenen Kern. Wenn die Box geöffnet wird, kann der Experimentator nur einen beobachten bestimmten Zustand. Da die Katze den Kern des Atoms darstellt, wird sie auch nur in einem Zustand sein – entweder lebendig oder tot.

Das Paradoxon enträtseln - die Kopenhagener Interpretation

Wissenschaftler aus Kopenhagen haben das Rätsel um Schrödingers Katze gelöst. Die moderne Kopenhagener Interpretation ist, dass die Katze ohne Zwischenzustände lebendig/tot ist, weil der Kern nicht zerfällt oder zerfällt, wenn die Kiste geöffnet wird, sondern noch früher, wenn der Kern zum Detektor geschickt wird. Die Erklärung dafür lautet wie folgt: Reduktion Wellenfunktion Das Mikrosystem „Katze-Detektor-Kern“ hat keine Verbindung mit der Person, die die Kiste beobachtet, sondern ist mit dem Detektor-Beobachter des Kerns verbunden.

Diese Interpretation des Phänomens der Schrödinger-Katze bestreitet die Möglichkeit, dass sich die Katze vor dem Öffnen der Kiste in einem Zustand der Überlagerung befindet - gleichzeitig im Zustand einer lebenden/toten Katze. Eine Katze in einem Makrosystem befindet sich immer nur in einem Zustand.

Wichtig! Schrödingers Experiment zeigte, dass sich ein Mikroobjekt und ein Makroobjekt in Systemen entsprechend verhalten verschiedene Gesetze- die Gesetze der Quantenphysik und die Gesetze der Physik in ihrer klassisches Verständnis beziehungsweise.

Aber es gibt keine Wissenschaft, die Phänomene beim Übergang von einem Makrosystem zu einem Mikrosystem untersucht. Erwin Schrödinger begeisterte sich für die Idee, ein solches Experiment gerade zu dem Zweck durchzuführen, die Schwäche und Unvollständigkeit der allgemeinen Physiktheorie zu beweisen. Sein tiefster Wunsch war es, durch konkrete Erfahrung zu zeigen, dass jede Wissenschaft ihre eigenen Aufgaben erfüllt: klassische Physik untersucht Makroobjekte, die Quantenphysik untersucht Mikroobjekte. Es besteht Entwicklungsbedarf wissenschaftliches Wissen den Übergangsprozess von großen zu kleinen Objekten in Systemen zu beschreiben.

Für einen einfachen Laien ist es sehr schwierig, die Essenz dieses Paradoxons sofort zu verstehen. In der Tat gibt es in den Köpfen jeder Person die Überzeugung, dass jedes Objekt der materiellen Welt darin enthalten ist dieser Moment Zeit kann nur an einem Punkt sein.

Aber Schrödingers Theorie lässt sich nur auf Mikroobjekte anwenden, während die Katze ein Objekt des Makrokosmos ist.

Die jüngste Interpretation des Schrödinger-Katzen-Paradoxons ist seine Anwendung in The Big Bang Theory, in der der Protagonist Sheldon Cooper einem weniger gebildeten Penny seine Natur erklärte. Cooper übertrug dieses Phänomen auf die Gegend menschlichen Beziehungen. Gut zu verstehen bzw schlechte Beziehung zwischen Menschen des anderen Geschlechts, Sie müssen nur die Schachtel öffnen. Und bis zu diesem Punkt ist jede Beziehung sowohl gut als auch schlecht.

24. Juni 2015

Zu meiner Schande muss ich zugeben, dass ich diesen Ausdruck gehört habe, aber überhaupt nicht wusste, was er bedeutet und zumindest zu welchem ​​​​Thema er verwendet wurde. Lassen Sie mich Ihnen sagen, was ich im Internet über diese Katze gelesen habe ...

« Shrödingers Katze„- so heißt das berühmte Gedankenexperiment des berühmten österreichischen theoretischen Physikers Erwin Schrödinger, der auch Preisträger ist Nobelpreis. Mit Hilfe dieses fiktiven Experiments wollte der Wissenschaftler die Unvollständigkeit der Quantenmechanik beim Übergang von subatomaren zu makroskopischen Systemen aufzeigen.

Der Originalartikel von Erwin Schrödinger wurde 1935 veröffentlicht. Hier ist das Zitat:

Sie können auch Fälle konstruieren, in denen Burlesque ausreicht. Lassen Sie eine Katze zusammen mit der nächsten teuflischen Maschine (die unabhängig vom Eingreifen der Katze sein sollte) in eine Stahlkammer sperren: Im Inneren des Geigerzählers befindet sich eine winzige Menge radioaktive Substanz, so klein, dass nur ein Atom innerhalb einer Stunde zerfallen kann, aber mit der gleichen Wahrscheinlichkeit nicht zerfallen kann; In diesem Fall wird das Leserohr entladen und ein Relais aktiviert, wodurch der Hammer abgesenkt wird, wodurch der Blausäurekegel zerbrochen wird.

Wenn wir dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen, dann können wir sagen, dass die Katze nach dieser Zeit noch lebt, solange das Atom nicht zerfällt. Der erste Zerfall eines Atoms hätte die Katze vergiftet. Die Psi-Funktion des Systems als Ganzes drückt dies aus, indem sie die lebende und die tote Katze (verzeihen Sie den Ausdruck) in gleichen Anteilen in sich mischt oder verschmiert. Typisch ein ähnliche Fälle ist, dass sich die Ungewissheit zunächst in Grenzen hält atomare Welt, wird in makroskopische Unsicherheit umgewandelt, die durch direkte Beobachtung eliminiert werden kann. Dies hindert uns daran, das „Blur-Modell“ naiv als Realität zu akzeptieren. An sich bedeutet dies nichts Unklares oder Widersprüchliches. Es gibt einen Unterschied zwischen einem unscharfen oder unscharfen Foto und einer Wolken- oder Nebelaufnahme.

Mit anderen Worten:

1. Es gibt eine Kiste und eine Katze. Die Kiste enthält einen Mechanismus, der einen radioaktiven Atomkern und einen Behälter mit giftigem Gas enthält. Die experimentellen Parameter werden so gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit des Kernzerfalls in 1 Stunde 50% beträgt. Wenn der Kern zerfällt, öffnet sich der Gasbehälter und die Katze stirbt. Wenn der Zerfall des Kerns nicht auftritt, bleibt die Katze am Leben und wohlauf.
2. Wir sperren die Katze in eine Kiste, warten eine Stunde und fragen uns: lebt die Katze oder ist sie tot?
3. Die Quantenmechanik sagt uns sozusagen, dass der Atomkern (und damit die Katze) in allem ist mögliche Zustände gleichzeitig (vgl. Quantenüberlagerung). Bevor wir die Kiste geöffnet haben, befindet sich das System „Katze-Kern“ mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% im Zustand „der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ und im Zustand „der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“ mit einer Wahrscheinlichkeit von 50%. Es stellt sich heraus, dass die Katze, die in der Kiste sitzt, gleichzeitig lebt und tot ist.
4. Nach modernen Kopenhagener Interpretation, die Katze ist noch am Leben / tot ohne Zwischenzustände. Und die Wahl des Zerfallszustands des Kerns erfolgt nicht im Moment des Öffnens der Box, sondern bereits beim Eintritt des Kerns in den Detektor. Denn die Reduktion der Wellenfunktion des „Katze-Detektor-Kern“-Systems hängt nicht mit dem menschlichen Beobachter der Kiste zusammen, sondern mit dem Detektor-Beobachter des Kerns.

Wenn der Kern eines Atoms nicht beobachtet wird, wird sein Zustand laut Quantenmechanik durch eine Mischung aus zwei Zuständen beschrieben - einem zerfallenen Kern und einem nicht zerfallenen Kern, also einer Katze, die in einer Kiste sitzt und den Kern eines Atoms verkörpert ist zugleich lebendig und tot. Wird die Kiste geöffnet, sieht der Experimentator nur einen bestimmten Zustand – „Der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ oder „Der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“.

Wesen menschliche Sprache: Schrödingers Experiment zeigte, dass eine Katze aus quantenmechanischer Sicht gleichzeitig lebendig und tot ist, was nicht sein kann. Folglich, Quantenmechanik hat erhebliche Mängel.

Die Frage ist: Wann hört ein System auf, als Mischung zweier Zustände zu existieren und wählt einen konkreten? Der Zweck des Experiments ist es zu zeigen, dass die Quantenmechanik ohne einige Regeln unvollständig ist, die angeben, unter welchen Bedingungen die Wellenfunktion zusammenbricht und die Katze entweder tot wird oder am Leben bleibt, aber aufhört, eine Mischung aus beidem zu sein. Da klar ist, dass die Katze notwendigerweise entweder lebendig oder tot sein muss (es gibt keinen Zwischenzustand zwischen Leben und Tod), wird dies auch für den Atomkern gelten. Es muss unbedingt entweder aufgebrochen oder nicht aufgebrochen werden (Wikipedia).

Eine weitere jüngste Interpretation von Schrödingers Gedankenexperiment ist die Geschichte von Sheldon Cooper, dem Helden der Big Bang Theory-Serie, die er mit der weniger gebildeten Nachbarin Penny sprach. Der Punkt von Sheldons Geschichte ist, dass das Konzept von Schrödingers Katze auf Beziehungen zwischen Menschen angewendet werden kann. Um zu verstehen, was zwischen einem Mann und einer Frau vor sich geht, welche Art von Beziehung zwischen ihnen besteht: gut oder schlecht, müssen Sie nur die Schachtel öffnen. Bis dahin sind Beziehungen sowohl gut als auch schlecht.

Unten ist ein Videoclip dieses Big Bang Theory-Dialogs zwischen Sheldon und Peny.

Schrödingers Illustration ist bestes Beispiel Um das Hauptparadoxon der Quantenphysik zu beschreiben: Teilchen wie Elektronen, Photonen und sogar Atome existieren nach ihren Gesetzen gleichzeitig in zwei Zuständen („lebendig“ und „tot“, wenn Sie sich an die leidende Katze erinnern). Diese Zustände nennt man Superpositionen.

US-amerikanischer Physiker Art Hobson von der University of Arkansas (Arkansas State University) bot seine Lösung für dieses Paradoxon an.

"Messungen in Quantenphysik basieren auf dem Betrieb einiger makroskopischer Geräte, wie z. B. eines Geigerzählers, mit deren Hilfe Quantenzustand mikroskopische Systeme - Atome, Photonen und Elektronen. Die Quantentheorie impliziert, dass, wenn Sie ein mikroskopisches System (Partikel) mit einem makroskopischen Gerät verbinden, das zwei unterscheidet verschiedene Staaten System, dann geht das Gerät (z. B. Geigerzähler) in einen Zustand der Quantenverschränkung und befindet sich auch gleichzeitig in zwei Überlagerungen. Allerdings ist dieses Phänomen nicht direkt beobachtbar und damit nicht akzeptabel“, sagt der Physiker.

Hobson sagt, dass die Katze in Schrödingers Paradoxon die Rolle eines makroskopischen Instruments spielt, eines Geigerzählers, der mit einem radioaktiven Kern verbunden ist, um den Zustand des Zerfalls oder "Nicht-Zerfalls" dieses Kerns zu bestimmen. In diesem Fall ist eine lebende Katze ein Indikator für "Nichtverfall" und eine tote Katze - ein Indikator für Verfall. Aber nach der Quantentheorie muss sich die Katze wie der Kern in zwei Überlagerungen von Leben und Tod befinden.

Stattdessen muss laut dem Physiker der Quantenzustand der Katze mit dem Zustand des Atoms verschränkt sein, sie stehen also in einer „nicht-lokalen Verbindung“ miteinander. Das heißt, wenn sich der Zustand eines der verschränkten Objekte plötzlich in das Gegenteil ändert, ändert sich auch der Zustand seines Paares auf die gleiche Weise, egal wie weit sie voneinander entfernt sind. Gleichzeitig verweist Hobson auf die experimentelle Bestätigung dieser Quantentheorie.

„Das Interessanteste an der Theorie der Quantenverschränkung ist, dass die Zustandsänderung beider Teilchen sofort erfolgt: Kein Licht oder elektromagnetisches Signal hätte Zeit, Informationen von einem System zum anderen zu übertragen. Man kann also sagen, dass es ein Objekt ist, das räumlich in zwei Teile geteilt ist, egal wie groß die Entfernung zwischen ihnen ist“, erklärt Hobson.

Schrödingers Katze ist nicht mehr gleichzeitig lebendig und tot. Er ist tot, wenn Verfall eintritt, und lebendig, wenn Verfall nie eintritt.

Wir fügen hinzu, dass ähnliche Lösungen für dieses Paradoxon in den letzten dreißig Jahren von drei weiteren Gruppen von Wissenschaftlern vorgeschlagen wurden, aber sie wurden nicht ernst genommen und blieben in breiten wissenschaftlichen Kreisen unbeachtet. Hobson merkt an, dass die Lösung der Paradoxien der Quantenmechanik, zumindest theoretisch, absolut notwendig für ihr tiefes Verständnis ist.

Schrödinger

Und erst kürzlich hat die THEORETIK ERKLÄRT, WIE DIE SCHRÖDINGER-KATZE TÖTET, aber das ist schon komplizierter ...

In der Regel erklären Physiker das Phänomen, dass Überlagerungen in der Welt der Teilchen möglich, aber bei Katzen oder anderen Makroobjekten unmöglich sind, durch Interferenzen Umfeld. Wenn ein Quantenobjekt ein Feld durchquert oder mit zufälligen Teilchen interagiert, nimmt es sofort nur einen Zustand an – als ob es gemessen würde. So bricht die Superposition zusammen, wie Wissenschaftler glaubten.

Aber selbst wenn es irgendwie möglich wäre, ein Makroobjekt, das sich in einem Überlagerungszustand befindet, von Wechselwirkungen mit anderen Teilchen und Feldern zu isolieren, würde es früher oder später immer noch einen einzigen Zustand annehmen. Durch wenigstens gilt dies für Prozesse, die auf der Erdoberfläche ablaufen.

„Irgendwo im interstellaren Raum hätte eine Katze vielleicht die Chance, die Quantenkohärenz aufrechtzuerhalten, aber auf der Erde oder in der Nähe eines anderen Planeten ist dies äußerst unwahrscheinlich. Und der Grund dafür ist die Schwerkraft“, erklärt der Erstautor der neuen Studie, Igor Pikovski (Igor Pikovski) vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Pikovsky und seine Kollegen von der Universität Wien argumentieren, dass die Schwerkraft eine zerstörerische Wirkung auf Quantenüberlagerungen von Makroobjekten hat und wir daher solche Phänomene im Makrokosmos nicht beobachten. Das Grundkonzept der neuen Hypothese ist übrigens in zusammengefasst Spielfilm"Interstellar".

Einstein Allgemeine Theorie Die Relativitätstheorie besagt, dass ein extrem massives Objekt die Raumzeit in seiner Nähe krümmt. Wenn wir die Situation auf einer kleineren Ebene betrachten, können wir sagen, dass die Zeit für ein Molekül, das sich in der Nähe der Erdoberfläche befindet, etwas langsamer vergeht als für eines, das sich in der Umlaufbahn unseres Planeten befindet.

Aufgrund des Einflusses der Schwerkraft auf die Raumzeit erfährt ein Molekül, das unter diesen Einfluss fällt, eine Abweichung seiner Position. Und das wiederum sollte sich auch auf seine innere Energie auswirken – Schwingungen von Teilchen in einem Molekül, die sich im Laufe der Zeit ändern. Wenn ein Molekül in einen Zustand der Quantenüberlagerung zweier Orte gebracht wird, dann ist die Beziehung zwischen der Position und innere Energie würde das Molekül bald veranlassen, nur eine der beiden Positionen im Raum zu "wählen".

„In den meisten Fällen wird das Phänomen der Dekohärenz damit in Verbindung gebracht Äußerer Einfluss, aber in dieser Fall die innere Schwingung der Partikel interagiert mit der Bewegung des Moleküls selbst“, erklärt Pikovsky.

Dieser Effekt wurde bisher nicht beobachtet, da andere Dekohärenzquellen, wie z Magnetfelder, Wärmestrahlung und Vibrationen sind in der Regel viel stärker und führen dazu, dass Quantensysteme lange vor der Schwerkraft zusammenbrechen. Aber Experimentatoren versuchen, die aufgestellte Hypothese zu testen.

Ein ähnlicher Aufbau könnte auch verwendet werden, um die Fähigkeit der Schwerkraft zu testen, Quantensysteme zu zerstören. Dazu ist es notwendig, die vertikalen und horizontalen Interferometer zu vergleichen: Im ersten verschwindet die Überlagerung aufgrund der Zeitdilatation auf unterschiedlichen "Höhen" des Pfades bald, während im zweiten die Quantenüberlagerung möglicherweise verschwindet fortdauern.

Quellen

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

Hier ist es etwas näher an der Wissenschaft: zum Beispiel und hier. Wenn Sie es noch nicht wissen, lesen Sie darüber und was es ist. Und wir finden heraus, was Der Originalartikel ist auf der Website InfoGlaz.rf Link zum Artikel, aus dem diese Kopie erstellt wurde -

Sicher haben Sie schon öfter gehört, dass es ein Phänomen wie „Schrödingers Katze“ gibt. Aber wenn Sie kein Physiker sind, stellen Sie sich höchstwahrscheinlich nur entfernt vor, um welche Art von Katze es sich handelt und warum sie benötigt wird.

« Shrödingers Katze“ – so heißt das berühmte Gedankenexperiment des berühmten österreichischen theoretischen Physikers Erwin Schrödinger, der auch Nobelpreisträger ist. Mit Hilfe dieses fiktiven Experiments wollte der Wissenschaftler die Unvollständigkeit der Quantenmechanik beim Übergang von subatomaren zu makroskopischen Systemen aufzeigen.

In diesem Artikel wird versucht, die Essenz von Schrödingers Theorie über die Katze und die Quantenmechanik in einfachen Worten so zu erklären, dass sie auch einem Menschen ohne höhere technische Bildung zugänglich ist. Der Artikel wird auch verschiedene Interpretationen des Experiments vorstellen, darunter solche aus der Big Bang Theory-Reihe.

Beschreibung des Versuchs

Der Originalartikel von Erwin Schrödinger wurde 1935 veröffentlicht. Darin wurde das Experiment beschrieben oder sogar personifiziert:

Sie können auch Fälle konstruieren, in denen Burlesque ausreicht. Lassen Sie eine Katze zusammen mit der folgenden diabolischen Maschine (die unabhängig vom Eingreifen der Katze sein sollte) in eine Stahlkammer sperren: Im Inneren des Geigerzählers befindet sich eine winzige Menge radioaktiven Materials, so klein, dass nur ein Atom in einem zerfallen kann Stunde, aber mit derselben darf die Wahrscheinlichkeit nicht auseinanderfallen; In diesem Fall wird das Leserohr entladen und ein Relais aktiviert, wodurch der Hammer abgesenkt wird, wodurch der Blausäurekegel zerbrochen wird.

Wenn wir dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen, dann können wir sagen, dass die Katze nach dieser Zeit noch lebt, solange das Atom nicht zerfällt. Der erste Zerfall eines Atoms hätte die Katze vergiftet. Die Psi-Funktion des Systems als Ganzes drückt dies aus, indem sie die lebende und die tote Katze (verzeihen Sie den Ausdruck) in gleichen Anteilen in sich mischt oder verschmiert. Typisch für solche Fälle ist, dass die ursprünglich auf die atomare Welt beschränkte Unsicherheit in eine makroskopische Unsicherheit umgewandelt wird, die durch direkte Beobachtung beseitigt werden kann. Dies hindert uns daran, das „Blur-Modell“ naiv als Realität zu akzeptieren. An sich bedeutet dies nichts Unklares oder Widersprüchliches. Es gibt einen Unterschied zwischen einem unscharfen oder unscharfen Foto und einer Wolken- oder Nebelaufnahme.

Mit anderen Worten:

1. Es gibt eine Kiste und eine Katze. Die Kiste enthält einen Mechanismus, der einen radioaktiven Atomkern und einen Behälter mit giftigem Gas enthält. Die experimentellen Parameter werden so gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit des Kernzerfalls in 1 Stunde 50% beträgt. Wenn der Kern zerfällt, öffnet sich der Gasbehälter und die Katze stirbt. Wenn der Zerfall des Kerns nicht auftritt, bleibt die Katze am Leben und wohlauf.
2. Wir sperren die Katze in eine Kiste, warten eine Stunde und fragen uns: lebt die Katze oder ist sie tot?
3. Die Quantenmechanik sagt uns sozusagen, dass sich der Atomkern (und damit die Katze) gleichzeitig in allen möglichen Zuständen befindet (siehe Quantensuperposition). Bevor wir die Kiste geöffnet haben, befindet sich das System „Katze-Kern“ mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% im Zustand „der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ und im Zustand „der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“ mit einer Wahrscheinlichkeit von 50%. Es stellt sich heraus, dass die Katze, die in der Kiste sitzt, gleichzeitig lebt und tot ist.
4. Nach der modernen Kopenhagener Interpretation ist die Katze immer noch am Leben / tot, ohne Zwischenzustände. Und die Wahl des Zerfallszustands des Kerns erfolgt nicht im Moment des Öffnens der Box, sondern bereits beim Eintritt des Kerns in den Detektor. Denn die Reduktion der Wellenfunktion des „Katze-Detektor-Kern“-Systems hängt nicht mit dem menschlichen Beobachter der Kiste zusammen, sondern mit dem Detektor-Beobachter des Kerns.

Erklärung in einfachen Worten

Wenn der Kern eines Atoms nicht beobachtet wird, wird sein Zustand laut Quantenmechanik durch eine Mischung aus zwei Zuständen beschrieben - einem zerfallenen Kern und einem nicht zerfallenen Kern, also einer Katze, die in einer Kiste sitzt und den Kern eines Atoms verkörpert ist zugleich lebendig und tot. Wird die Kiste geöffnet, sieht der Experimentator nur einen bestimmten Zustand – „Der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ oder „Der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“.

Essenz in der menschlichen Sprache: Schrödingers Experiment zeigte, dass eine Katze aus quantenmechanischer Sicht gleichzeitig lebendig und tot ist, was nicht sein kann. Folglich hat die Quantenmechanik erhebliche Mängel.

Die Frage ist: Wann hört ein System auf, als Mischung zweier Zustände zu existieren und wählt einen konkreten? Der Zweck des Experiments ist es zu zeigen, dass die Quantenmechanik ohne einige Regeln unvollständig ist, die angeben, unter welchen Bedingungen die Wellenfunktion zusammenbricht und die Katze entweder tot wird oder am Leben bleibt, aber aufhört, eine Mischung aus beidem zu sein. Da klar ist, dass die Katze notwendigerweise entweder lebendig oder tot sein muss (es gibt keinen Zwischenzustand zwischen Leben und Tod), wird dies auch für den Atomkern gelten. Es muss unbedingt entweder aufgebrochen oder nicht aufgebrochen werden (Wikipedia).

Video aus The Big Bang Theory

Eine weitere jüngste Interpretation von Schrödingers Gedankenexperiment ist die Geschichte von Sheldon Cooper, dem Helden der Big Bang Theory-Serie, die er mit der weniger gebildeten Nachbarin Penny sprach. Der Punkt von Sheldons Geschichte ist, dass das Konzept von Schrödingers Katze auf Beziehungen zwischen Menschen angewendet werden kann. Um zu verstehen, was zwischen einem Mann und einer Frau vor sich geht, welche Art von Beziehung zwischen ihnen besteht: gut oder schlecht, müssen Sie nur die Schachtel öffnen. Bis dahin sind Beziehungen sowohl gut als auch schlecht.

Unten ist ein Videoclip dieses Big Bang Theory-Dialogs zwischen Sheldon und Peny.

War die Katze nach dem Experiment noch am Leben?

Für diejenigen, die den Artikel unaufmerksam gelesen haben, sich aber immer noch Sorgen um die Katze machen - gute Neuigkeiten: Keine Sorge, nach unseren Daten als Ergebnis eines Gedankenexperiments eines verrückten österreichischen Physikers

KEINE EINZIGE KATZE WURDE VERLETZT