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Dies ist eine Katze, die gleichzeitig lebendig und tot ist. Diesen ungünstigen Zustand verdankt er dem Nobelpreisträger für Physik, dem österreichischen Wissenschaftler Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Abschnitte:

Die Essenz des Experiments / Paradoxons

Die Katze befindet sich in einer geschlossenen Kiste, in der sich ein Mechanismus befindet, der einen radioaktiven Kern und einen Behälter mit giftigem Gas enthält. Die Charakteristik des Experiments ist so gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Kern in 1 Stunde zerfällt, 50 % beträgt. Wenn der Kern zerfällt, setzt er den Mechanismus in Gang, der Gasbehälter öffnet sich und die Katze stirbt. Gemäß der Quantenmechanik wird, wenn keine Beobachtung über den Kern gemacht wird, sein Zustand durch eine Überlagerung (Mischung) von zwei Zuständen beschrieben - einem zerfallenen Kern und einem nicht zerfallenen Kern, daher ist die Katze, die in der Kiste sitzt, sowohl lebendig als auch tot zur selben Zeit.

Es lohnt sich, die Schachtel zu öffnen – und der Experimentator sollte nur einen Zustand sehen – „der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ oder „der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“. Doch während kein Beobachter dabei ist, bleibt das unselige Tierchen „tot“.

Randnotizen

• Unglück kommt nie allein
  Nicht nur die Gesundheit des beschwänzten Kastenbewohners ist fraglich, sondern auch sein Geschlecht: Im ursprünglichen Experiment war Schrödingers Katze noch eine Katze (die Katze).
• Es gibt keine "toten" Katzen
  Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Schrödingers Experiment nicht dazu gedacht ist, die Existenz "toter" Katzen zu beweisen (und im Gegensatz zu dem, was im zweiten Teil des Portal-Spiels gesagt wurde, nicht als Entschuldigung für das Töten von Katzen erfunden wurde). Offensichtlich muss die Katze notwendigerweise entweder lebendig oder tot sein, da es keinen Zwischenzustand gibt.
  Die Erfahrung zeigt, dass die Quantenmechanik das Verhalten von Makrosystemen (zu denen die Katze gehört) nicht beschreiben kann: Sie ist unvollständig ohne einige Regeln, die angeben, wann das System einen bestimmten Zustand wählt, unter welchen Bedingungen die Wellenfunktion zusammenbricht und die Katze entweder bleibt lebt oder wird tot. , aber hört auf, eine Mischung aus beidem zu sein.

Interpretationen Kopenhagener Interpretation bestreitet, dass sich die Katze vor dem Öffnen der Kiste in einem Zustand der Vermischung von Lebenden und Toten befindet. Einige glauben, dass sich das System in einer Überlagerung der Zustände „zerfallener Kern, tote Katze“ und „nicht zerfallener Kern, lebende Katze“ befindet, solange die Schachtel geschlossen ist, und wenn die Schachtel geöffnet wird, erst dann kollabiert die Wellenfunktion zu einer der Optionen. Andere - diese "Beobachtung" tritt auf, wenn ein Teilchen aus dem Kern in den Detektor eintritt; Leider gibt es in der Kopenhagener Interpretation keine klare Regel, die besagt, wann dies geschieht, und daher ist diese Interpretation unvollständig, bis eine solche Regel eingeführt wird oder nicht gesagt wird, wie sie grundsätzlich eingeführt werden kann. Everetts Viele-Welten-Interpretation, im Gegensatz zu Kopenhagen, betrachtet den Vorgang des Beobachtens nicht als etwas Besonderes. Hier existieren beide Zustände der Katze, aber dekohärent - das heißt, wie der Autor verstanden hat, wird die Einheit dieser Zustände als Ergebnis der Wechselwirkung mit der Umwelt gebrochen. Wenn der Beobachter die Schachtel öffnet, verstrickt er sich (vermischt) mit der Katze, was zu zwei Zuständen des Beobachters führt, einer entspricht einer lebenden und einer einer toten Katze. Diese Zustände interagieren nicht miteinander. Die Katze als kompetenter Beobachter
Der Autor glaubt, dass das entscheidende Wort der Katze überlassen werden sollte, die, obwohl sie kein einziges Belmes in der Quantenmechanik versteht, sich ihres Zustands sicherlich am besten bewusst ist. Seine Kompetenz als Beobachter weckt jedoch offensichtlich Zweifel unter Wissenschaftlern. Ausnahmen sind Hans Moravec, Bruno Marshal und Max Tegmark, die eine Modifikation des Schrödinger-Experiments vorschlugen, die als "Quantenselbstmord" bekannt ist, ein Experiment mit einer Katze aus der Sicht einer Katze. Die Wissenschaftler verfolgten das Ziel, den Unterschied zwischen der Kopenhagener und der Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik aufzuzeigen. Stimmt die Mehrwelteninterpretation, wird die Katze zur Freude der Sympathisanten zum Tsoi und bleibt immer am Leben, da der Teilnehmer das Ergebnis des Experiments nur in der Welt beobachten kann, in der er überlebt.

• Nadav Katz von der University of California und seine Kollegen veröffentlichten die Ergebnisse eines Laborexperiments, bei dem es ihnen gelang, den Quantenzustand eines Teilchens zurückzugeben und diesen Zustand anschließend zu messen. Somit ist es möglich, das Leben einer Katze zu retten, unabhängig von den Bedingungen für den Zusammenbruch der Wellenfunktion. Es spielt keine Rolle, ob er lebt oder tot ist: Sie können ihn immer zurückgewinnen [link] .
• 03.06.2011 RIA Novosti berichtete, dass chinesische Physiker in der Lage waren, zu erstellen Acht-Photonen-"Schrödingers Katze"[link] die zur Entwicklung zukünftiger Quantencomputer beitragen sollen

Bild in der Kultur

Vielleicht hat niemand mehr zur Popularisierung der Quantenmechanik beigetragen als die arme Katze. Selbst die Menschen, die diesem komplexen Wissensgebiet am weitesten entfernt sind, versuchen, aufgeregt vom Schicksal des wahrscheinlich leidenden Tierchens, die Feinheiten des Experiments zu ergründen, in der Hoffnung, dass nicht alles so schlimm ist. Die Katze inspiriert Künstler und Populärkultur.
Nennen wir seine wichtigsten Verdienste:

Literatur: Die Situation mit Schrödingers Katze wird von den Protagonisten des Buches Dirk Gently's Detective Agency von Douglas Adams diskutiert. In Dan Simmons 'Buch Endymion schreibt der Protagonist Raul Endymion seine Erzählung, während er in Schrödingers "Katzenkiste" Armagast umkreist. Im letzten Drittel von Robert Heinleins Buch „Die Katze geht durch Wände“ taucht die rote Katze Pixel auf, die die Eigenschaft der Schrödingerkatze hat, sich in zwei Zuständen gleichzeitig zu befinden. In Terry Pratchetts Buch „Cat Without Fools“ wird in humorvoller Form eine Rasse sogenannter „Schrödinger-Katzen“ beschrieben, die von derselben Schrödinger-Katze abstammen. Auch in anderen Werken von Pratchett wird dieses Gedankenexperiment mehr als einmal erwähnt, zum Beispiel in dem Roman Ladies and Gentlemen. In F. Gwinplein McIntyres Geschichte "Nursing Schrödinger's Cat" ist eine der Figuren Schrödingers eigenes Haustier, die Katze Tibbles. Tatsächlich entfaltet sich um diese Katze herum die Handlung einer humorvollen Geschichte, großzügig gewürzt mit Details aus verschiedenen Bereichen der Physik. Die Handlung von Frederick Pohls Science-Fiction-Roman The Coming of the Quantum Cats (1986) basiert auf der Idee des Zusammenspiels „benachbarter“ Universen. In Nikolai Baytovs philosophisch-satirischer Miniatur „Schrödingers Katze“ wird Schrödingers Paradoxon auf den Kopf gestellt: Eine Organisation namens „Liga der reversiblen Zeit“ überwacht seit 50 Jahren ununterbrochen eine lebende Katze in einer Kiste und glaubt, dass die Beobachtung erfolgt durchgeführt wird - der Zustand, in dem sich die Katze aufhält, sollte sich nicht ändern. In Lukyanenkos Buch "Die letzte Wache" wird die Hauptfigur mit einer Schlinge namens "Schrödingers Katze" um den Hals geworfen, deren Besonderheit darin besteht, dass Zauberer nicht verstehen, ob diese Kreatur lebt oder nicht. Erwähnt in Greg Egans Roman „Quarantine“, in Christopher Stashefs Fantasy „Mage Healer“, in Greg Beer (Gregory Dale Bear) in der Geschichte „Schrödingers Pest“; Der polnische Schriftsteller Sapkowski erwähnt Kodringers Katze. In Mercy Shelleys Cyberpunk-Roman 2048 heißt es: "Ein Typ mit einem Nachnamen, der wie eine Akte aussieht, hat einen unglücklichen Biorg in eine Eisenkiste gesteckt, die nichts als eine Phiole mit Gift enthält." Svetlana Shirankovas Gedicht „Schrödingers Katze“ hat einen sehr inspirierenden Anfang: „Doktor Schrödinger, Ihre Katze lebt noch.“ Bildschirm: In dem Film A Serious Man der Coen-Brüder sagt ein Student zu einem Professor: „Ich verstehe das Experiment mit der toten Katze“, was natürlich etwas anderes vermuten lässt. In dem Film "Repo Man" ("Collectors", in der russischen Kinokasse "Rippers") spricht die Hauptfigur zu Beginn des Films über einen unbekannten Wissenschaftler, der eine Katze hat. Und diese Katze ist im Zustand "... gleichzeitig lebendig und tot ...". In einer der Folgen der Science-Fiction-Serie Stargate SG-1 taucht eine Katze namens Schrödinger auf. Der Protagonist der Sci-Fi-Serie Sliders hat auch den gleichen Namen Katze. In Stargate SG-1 wurde eine rote Katze namens Schrödinger einem Außerirdischen gegeben. Die tote Katze Schrödinger erscheint in CSI: Las Vegas (Staffel 8, Folge 15: The Theory of Everything). Schrödingers Katze wird auch in der Fernsehserie The Big Bang Theory erwähnt, wo der Held als Antwort auf die Frage eines Mädchens, ob sie auf ein Date gehen soll, eine Analogie zu Schrödingers Katze zieht, was bedeutet, dass Sie es nicht tun werden, bis Sie es versuchen weiß: "Penny, denn um herauszufinden, ob die Katze lebt oder tot ist, musst du die Kiste öffnen. In der Serie „Bugs“ spielte der rote Merkur die Rolle von Schrödingers Katze in einem Tresor mit Sprengfallen. Im japanischen Anime „Hellsing (OVA)“ (wie auch im gleichnamigen Manga) gibt es eine Cat-Man-Figur namens Schrödinger, die weder lebt noch tot ist, sondern die Fähigkeit besitzt, sich zu teleportieren („be anywhere and nirgendwo") und ist absolut unsterblich. Im Anime „To Aru Majutsu no Index“ widerspricht die Protagonistin dem Vorschlag des Mädchens, das Kätzchen Schrödinger zu nennen, dass Katzen diesen Namen nicht nennen dürfen. Der Anime Shigofumi zeigt auch eine Katze namens Schrödinger. In dem japanischen Anime und Spiel Umineko no naku koro ni wird Erfahrung in Battlers Versuch verwendet, die Unmöglichkeit von Magie zu beweisen (auch verwendet werden Devil's Proof, Hempel's Crows, Laplace's Demon). In einer der Futurama-Folgen Law and Oracle versteckte Schrödinger Drogen in einer Kiste mit einer Katze. Comics/Manga: Ein kleiner Comic über Schrödingers Katze und Maxwells Dämon. He's Dead: Schrödinger of the Cat: And More Comics at joyreactor.ru. Spiele: Es gibt ein Questspiel „Die Rückkehr der Quantenkatze“. Im Nethack-Spiel gibt es ein Quantenmechaniker-Monster, das manchmal eine Kiste mit einer Katze bei sich hat. Der Zustand der Katze wird erst beim Öffnen der Kiste festgestellt. Im Spiel "Half-Life 2" gab es eine Katze im Labor mit Teleportern, Alpträume, von denen Barney "immer noch" besucht. Das Porträt von Schrödingers Katze findet sich auch in der Neuverfilmung von 1998 nach Half-Life wieder. - "Black Mesa" ("Black Mesa", früher bekannt als "Black Mesa: Source"). Link zum notariell beglaubigten Screenshot. In jedem Level von Bioshock gibt es eine tote Katze in einer Ecke, die als Shrodinger bezeichnet wird. Im zweiten Teil ist sie ebenfalls zu finden – die Katze ruht auf einer der Eisschollen in einem gefrorenen Raum mit vier Überwachungskameras in den Ecken. Die gleichnamige NPC-Katze kommt im japanischen RPG Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga vor. Der Hauptslogan des Spielportals „Der Kuchen ist eine Lüge“ ist ein Errativ eines der Ergebnisse des Schrödinger-Experiments, nämlich „Die Katze lebt“. Auch im zweiten Teil des Spiels wird die Katze nicht vergessen. Eine Erwähnung des Experiments findet sich im Regelbuch des russischen Brettspiels Age of Aquarius. Die Katze hat dort sogar ihren eigenen charakteristischen Teller - sie ist völlig leer, also scheint sie nicht da zu sein. Musik: Das sogenannte Festival der Nicht-Standard-Musik "Schrödingers Katze", das unter dem Motto "Echtes Leben - echter Tod - echte Musik!" und „Ist Schrödingers Katze lebendig oder tot? Und du?" Google berichtet auch, dass der Name "Schrödinger's Cat" ein fast musikalisches Projekt eines sehr kleinen Teams aus Korolev bei Moskau ist. Das Album der britischen Band Tears for Fears „Saturnine Martial and Lunatic“ enthält einen gleichnamigen Song. Auch die russische Band „Allein Fur“ Immer spielt einen gleichnamigen Song. Humor: Jeder Witz über Schrödingers Katze ist lustig und unlustig zugleich. Schrödinger und Heisenberg fahren die Autobahn hinunter zur Konferenz, Schrödinger fährt. Plötzlich gibt es einen Schlag und er hält das Auto an. Heisenberg blickt die Straße hinunter:
- Mein Gott, es sieht aus, als hätte ich eine Katze getroffen!
- Er ist gestorben?
- Ich kann es nicht genau sagen. Schrödinger ging im Zimmer herum auf der Suche nach einem Kätzchen, das Scheiße hatte, und er saß in einer Kiste, weder lebendig noch tot. Sonstig: Künstler achten auf Schrödingers Katze und versuchen, die Mehrdeutigkeit seiner Position durch Malerei und Grafik zu vermitteln. Auch Bilder dieses Tierchens sind auf T-Shirts und Tassen zu sehen. Terroristen, von denen nicht genau bekannt ist, ob sie leben oder tot sind, werden manchmal als "Schrödinger-Terroristen" bezeichnet. Von den bekannten Persönlichkeiten befand sich zum Beispiel Yasser Arafat in diesem Zustand, als er vor seinem Tod im Koma lag, sowie Osama bin Laden. Laut Absurdopedia ist die Katze im Sack eine vereinfachte Version des Katzenexperiments von Schrödinger [link] . Stephen Hawking hat Hans Josts Schlagwort „Wenn ich von Kultur höre, greife ich zur Waffe“ so umschrieben: „Wenn ich von Schrödingers Katze höre, greife ich zur Waffe!“ Dies erklärt sich dadurch, dass Hawking wie viele andere Physiker der Meinung ist, dass die „Kopenhagener Schule“ der Interpretation der Quantenmechanik die Rolle des Beobachters unangemessen betont. Im Zusammenhang mit der Eröffnung des MEPhI-Fachbereichs Theologie hat sich folgendes Bild im Netz verbreitet:

„Schrödingers Katze“ heißt ein unterhaltsames Gedankenexperiment des österreichischen Physik-Nobelpreisträgers Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, Sie ahnen es schon. „Wikipedia“ definiert das Experiment wie folgt: Katze In der Kiste befindet sich ein Mechanismus, der einen radioaktiven Kern und einen Behälter mit Giftgas enthält. Die Parameter des Experiments sind so gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Kern in 1 Stunde zerfällt, 50 % beträgt. Wenn der Kern zerfällt, setzt er die Mechanismus in Bewegung - der Behälter mit Gas öffnet sich und die Katze stirbt.

Gemäß der Quantenmechanik wird, wenn keine Beobachtung über den Kern gemacht wird, sein Zustand durch eine Überlagerung (Mischung) von zwei Zuständen beschrieben - einem zerfallenen Kern und einem nicht zerfallenen Kern, daher ist die Katze, die in der Kiste sitzt, sowohl lebendig als auch tot zur selben Zeit. Wird die Kiste geöffnet, darf der Experimentator nur einen bestimmten Zustand sehen: „Der Kern ist zerfallen, die Katze ist tot“ oder „Der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“.

Es stellt sich heraus, dass wir am Ausgang eine lebende oder tote Katze haben, aber potenziell ist die Katze gleichzeitig lebendig und tot. So versuchte Schrödinger, die Grenzen der Quantenmechanik zu beweisen, ohne bestimmte Regeln darauf anzuwenden.

Die Kopenhagener Interpretation der Quantenphysik – und insbesondere dieses Experiment – ​​weist darauf hin, dass die Katze die Eigenschaften einer der potentiellen Phasen (lebendig oder tot) erst erwirbt, nachdem der Beobachter in den Prozess eingegriffen hat.

Das heißt, wenn ein bestimmter Schrödinger die Schachtel öffnet, muss er mit hundertprozentiger Sicherheit Würste schneiden oder den Tierarzt rufen. Die Katze wird definitiv leben oder plötzlich tot sein. Aber solange kein Beobachter dabei ist – eine bestimmte Person, die zweifellos Vorteile in Form von Vision und zumindest einem klaren Bewusstsein hat – wird die Katze in einem schwebenden Zustand „zwischen Himmel und Erde“ sein.

Das uralte Gleichnis von der Katze, die alleine geht, bekommt in diesem Zusammenhang neue Nuancen. Zweifellos ist Schrödingers Katze nicht das wohlhabendste Geschöpf im Universum. Wünschen wir der Katze einen erfolgreichen Ausgang und wenden wir uns einem anderen unterhaltsamen Problem aus der mysteriösen und manchmal gnadenlosen Welt der Quantenmechanik zu.

Es hört sich so an: "Welches Geräusch macht ein umfallender Baum im Wald, wenn keine Person in der Nähe ist, die dieses Geräusch wahrnehmen kann?" Im Gegensatz zum schwarz-weißen Schicksal der unglücklichen / glücklichen Katze stehen wir hier vor einer bunten Palette von Spekulationen: es gibt kein Geräusch / es gibt ein Geräusch, was ist es, wenn es ist und wenn es ist nicht, warum dann? Es ist aus einem sehr einfachen Grund unmöglich, diese Frage zu beantworten - die Unmöglichkeit, das Experiment durchzuführen. Schließlich setzt jedes Experiment die Anwesenheit eines Beobachters voraus, der wahrnehmen und Schlussfolgerungen ziehen kann.

Der berühmte argentinische Schriftsteller Julio Kartasar, ein prominenter Vertreter des „magischen Realismus“, hat eine Kurzgeschichte darüber, wie sich unbeobachtete Büromöbel im Büro bewegen, als würden sie die freie Zeit nutzen, um „versteifte“ Glieder zu strecken.

Das heißt, es ist unmöglich anzunehmen, was mit den Objekten der Realität um uns herum in unserer Abwesenheit passiert. Und wenn es nicht wahrgenommen werden kann, dann existiert es nicht. Sobald wir den Raum verlassen, hören alle seine Inhalte zusammen mit dem Raum selbst auf zu existieren oder, genauer gesagt, existieren nur noch im Potential weiter.

Gleichzeitig gibt es einen Brand oder eine Überschwemmung, Gerätediebstahl oder Eindringlinge. Darüber hinaus existieren wir auch darin, in verschiedenen potentiellen Zuständen. Der eine läuft im Zimmer herum und pfeift eine blöde Melodie, der andere schaut traurig zum Fenster, der dritte telefoniert mit seiner Frau. Auch unser plötzlicher Tod oder eine freudige Nachricht in Form eines unerwarteten Telefonanrufs lebt darin.

Stellen Sie sich für einen Moment all die Möglichkeiten vor, die sich hinter der Tür verbergen. Stellen Sie sich nun vor, dass unsere gesamte Welt nur eine Ansammlung solcher nicht realisierter Potenziale ist. Lustig, richtig?

Hier stellt sich jedoch eine natürliche Frage: Na und? Ja – lustig, ja – interessant, aber was ändert es eigentlich? Darüber schweigt sich die Wissenschaft bescheiden aus. Für die Quantenphysik eröffnen solche Erkenntnisse neue Wege zum Verständnis des Universums und seiner Mechanismen, aber für uns Menschen, die weit entfernt von großen wissenschaftlichen Entdeckungen sind, scheinen solche Informationen nutzlos zu sein.

Wie ist das umsonst!? Denn wenn ich, ein Sterblicher, in dieser Welt existiere, dann existiere ich, ein Unsterblicher, in einer anderen Welt! Wenn mein Leben aus einer Reihe von Misserfolgen und Sorgen besteht, dann existiere ich irgendwo – glücklich und glücklich? Tatsächlich gibt es nichts außerhalb unserer Empfindungen, genauso wie es keinen Raum gibt, bis wir es betreten. Unsere Wahrnehmungsorgane täuschen uns nur, indem sie im Gehirn ein Bild von der uns „umgebenden“ Welt zeichnen. Was tatsächlich außerhalb von uns ist, bleibt hinter sieben Siegeln ein Geheimnis.

Es gibt eine kleine Menge radioaktives Material, so klein, dass innerhalb einer Stunde kann sein nur ein Atom wird zerfallen, aber mit der gleichen Wahrscheinlichkeit kann es nicht zerfallen; In diesem Fall wird das Leserohr entladen und das Relais aktiviert, wodurch der Hammer abgesenkt wird, wodurch der Blausäurekegel zerbrochen wird. Wenn wir dieses ganze System für eine Stunde sich selbst überlassen, dann können wir sagen, dass die Katze nach dieser Zeit am Leben sein wird, sobald der Zerfall des Atoms findet nicht statt. Der erste Zerfall eines Atoms hätte die Katze vergiftet. Die Psi-Funktion des Systems als Ganzes wird dies ausdrücken, 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 es sein kann eliminiert durch direkte Beobachtung. 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.

Original Text(Deutsch)

Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren. Eine Katze wird in einer Stahlkammer gesperrt, zusammen mit nachfolgender Höllenmaschine (die man gegen den direkten Zugriff der Katze sichern muss): in einem Geigerschen Zählrohr befindet sich eine winzige Menge radioaktiver Substanz, so wenig, daß im Laufe einer Stunde vielleicht eines von den Atomen zerfällt, ebenso wahrscheinlich aber auch keines; geschieht es, so spricht das Zählrohr an und betätigt über ein Relais ein Hämmerchen, das ein Kölbchen mit Blausäure zertrümmert. Hat man dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen, so wird man sich sagen, daß die Katze noch lebt, Wenn Inzwischen ist kein Atom zerfallen. Der erste Atomzerfall würde sie vergiftet haben. Die ψ -Funktion des ganzen Systems würde das so zum Ausdruck bringen, daß in ihr die lebende und die tote Katze (s.v.v.) zu gleichen Teilen gemischt oder verschmiert sind.
Das typische an solchen Fällen IST, daß eine ursprünglich auf den Atombereich beschränkte Unbestimmtheit sich in grobsinnliche Unbestimmtheit umsetzt, die sich dann durch direkte Beobachtung entscheiden letzte. Das hindert uns, in so naiver Weise ein „verwaschenes Modell“ als Abbild der Wirklichkeit gelten zu lassen. An sich offensichtliche es nichts Unklares oder Widerspruchsvolles. Es ist ein Unterschied zwischen einer verwackelten oder unscharf eingestellten Photographie und einer Aufnahme von Wolken und Nebelschwaden.

Wenn der Kern nicht beobachtet wird, wird sein Zustand laut Quantenmechanik durch eine Überlagerung (Mischung) zweier Zustände beschrieben - eines zerfallenen Kerns und eines nicht zerfallenen Kerns, daher ist die Katze, die in der Kiste sitzt, sowohl lebendig als auch tot gleiche Zeit. 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“.

Die Frage geht so: wenn das System aufhört, als Mischung zweier Zustände zu existieren und einen konkreten wählt? 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 Zustand, der Leben und Tod verbindet), wird dies auch für den Atomkern gelten. Es muss notwendigerweise entweder zerfallen oder nicht zerfallen sein.

In großen komplexen Systemen, die aus vielen Milliarden Atomen bestehen, tritt die Dekohärenz fast augenblicklich auf, und aus diesem Grund kann eine Katze nicht für eine messbare Zeitspanne sowohl tot als auch lebendig sein. Der Dekohärenzprozess ist ein wesentlicher Bestandteil des Experiments.

Der Originalartikel erschien 1935. Der Zweck des Artikels war es, das Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)-Paradoxon zu diskutieren, das Anfang des Jahres von Einstein, Podolsky und Rosen veröffentlicht wurde. Artikel von EPR und Schrödinger umrissen die seltsame Natur der „Quantenverschränkung“ (deutsch Verschränkung, engl Partikel).

Kopenhagener Interpretation

Tatsächlich sind Hawking und viele andere Physiker der Meinung, dass die „Kopenhagener Schule“ der Interpretation der Quantenmechanik die Rolle des Beobachters unangemessen betont. Eine endgültige Einigkeit unter den Physikern in dieser Frage ist noch nicht erreicht.

Die Parallelisierung der Welten zu jedem Zeitpunkt entspricht einem echten nicht-deterministischen Automaten, im Gegensatz zum probabilistischen, wenn bei jedem Schritt einer der möglichen Pfade in Abhängigkeit von ihrer Wahrscheinlichkeit ausgewählt wird.

Wigners Paradoxon

Dies ist eine komplizierte Version des Schrödinger-Experiments. Eugene Wigner führte die Kategorie "Freunde" ein. Nach Abschluss des Experiments öffnet der Experimentator die Schachtel und sieht eine lebende Katze. Der Zustandsvektor der Katze geht im Moment des Öffnens der Kiste in den Zustand „der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“. So wurde die Katze im Labor als lebendig erkannt. Außerhalb des Labors ist Freund. Freund weiß noch nicht, ob die Katze lebt oder tot ist. Freund erkennt die Katze erst dann als lebendig an, wenn der Experimentator ihn über das Ergebnis des Experiments informiert. Aber alle anderen Freunde die Katze wurde noch nicht als lebendig erkannt, und sie werden sie erst erkennen, wenn sie über das Ergebnis des Experiments informiert werden. Daher kann eine Katze nur dann als vollständig lebendig (oder vollständig tot) betrachtet werden, wenn alle Menschen im Universum das Ergebnis des Experiments kennen. Bis zu diesem Punkt bleibt die Katze auf der Skala des Großen Universums laut Wigner gleichzeitig lebendig und tot.

Wenn Sie sich für einen Artikel zum Thema Quantenphysik interessieren, dann lieben Sie mit hoher Wahrscheinlichkeit die Big Bang Theory-Reihe. Sheldon Cooper hat sich also eine neue Interpretation einfallen lassen Schrödingers Gedankenexperiment(Sie finden ein Video mit diesem Fragment am Ende des Artikels). Doch um Sheldons Dialog mit seiner Nachbarin Penny zu verstehen, wenden wir uns zunächst der klassischen Interpretation zu. Also Schrödingers Katze in einfachen Worten.

In diesem Artikel werden wir uns ansehen:

• Kurzer geschichtlicher Hintergrund
• Versuchsbeschreibung mit Schrödingers Katze
• Lösung des Paradoxons von Schrödingers Katze

Gleich gute Nachrichten. Während des Experiments Schrödingers Katze blieb unverletzt. Denn der Physiker Erwin Schrödinger, einer der Begründer der Quantenmechanik, hat nur ein Gedankenexperiment durchgeführt.

Bevor wir in die Beschreibung des Experiments eintauchen, machen wir einen kleinen Exkurs in die Geschichte.

Zu Beginn des letzten Jahrhunderts gelang es Wissenschaftlern, in den Mikrokosmos zu blicken. Trotz der äußerlichen Ähnlichkeit des „Atom-Elektron“-Modells mit dem „Sonne-Erde“-Modell stellte sich heraus, dass die uns vertrauten Newtonschen Gesetze der klassischen Physik im Mikrokosmos nicht funktionieren. Daher erschien eine neue Wissenschaft - die Quantenphysik und ihre Komponente - die Quantenmechanik. Alle mikroskopisch kleinen Objekte der Mikrowelt wurden Quanten genannt.

Beachtung! Eines der Postulate der Quantenmechanik ist „Superposition“. Es wird uns nützlich sein, um das Wesen des Schrödinger-Experiments zu verstehen.

„Superposition“ ist die Fähigkeit eines Quants (es kann ein Elektron, ein Photon, der Kern eines Atoms sein) sich nicht in einem, sondern in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden oder sich gleichzeitig an mehreren Punkten im Raum befinden , wenn keiner zusieht

Es ist für uns schwer zu verstehen, weil in unserer Welt ein Objekt nur einen Zustand haben kann, zum Beispiel zu sein oder lebendig oder tot zu sein. Und es kann nur an einem bestimmten Ort im Raum sein. Sie können über „Superposition“ und die erstaunlichen Ergebnisse quantenphysikalischer Experimente lesen In diesem Artikel.

Hier ist eine einfache Veranschaulichung des Unterschieds im Verhalten von Mikro- und Makroobjekten. Legen Sie einen Ball in eine der 2 Boxen. weil der Ball ein Objekt unserer Makrowelt ist, werden Sie selbstbewusst sagen: "Der Ball liegt nur in einer der Boxen, während die zweite leer ist." Nimmt man statt einer Kugel ein Elektron, so trifft die Aussage zu, dass es sich gleichzeitig in 2 Kästchen befindet. So funktionieren die Gesetze der Mikrowelt. Beispiel: das Elektron dreht sich in Wirklichkeit nicht um den Kern eines Atoms, sondern befindet sich gleichzeitig an allen Punkten der Kugel um den Kern herum. In Physik und Chemie wird dieses Phänomen als „Elektronenwolke“ bezeichnet.

Zusammenfassung. Wir haben erkannt, dass das Verhalten eines sehr kleinen Objekts und eines großen Objekts unterschiedlichen Gesetzen gehorchen. Die Gesetze der Quantenphysik bzw. die Gesetze der klassischen Physik.

Aber es gibt keine Wissenschaft, die den Übergang vom Makrokosmos zum Mikrokosmos beschreiben würde. So hat Erwin Schrödinger sein Gedankenexperiment nur beschrieben, um die Unvollständigkeit der allgemeinen Theorie der Physik zu demonstrieren. Er wollte, dass Schrödingers Paradoxon zeigt, dass es eine Wissenschaft zur Beschreibung großer Objekte (klassische Physik) und eine Wissenschaft zur Beschreibung von Mikroobjekten (Quantenphysik) gibt. Aber Es gibt nicht genug Wissenschaft, um den Übergang von Quantensystemen zu Makrosystemen zu beschreiben.

Versuchsbeschreibung mit Schrödingers Katze

Erwin Schrödinger beschrieb 1935 das Katzen-Gedankenexperiment. Die Originalversion der Beschreibung des Experiments ist in Wikipedia ( Schrödingers Katze Wikipedia).

Hier ist eine Version der Beschreibung des Schrödinger-Katze-Experiments in einfachen Worten:

• Eine Katze wurde in eine geschlossene Stahlbox gesetzt.
• In der „Schrödinger-Kiste“ befindet sich ein Gerät mit radioaktivem Kern und giftigem Gas in einem Behälter.
• Der Kern kann innerhalb von 1 Stunde zerfallen oder nicht. Die Zerfallswahrscheinlichkeit beträgt 50%.
• Wenn der Kern zerfällt, wird dies vom Geigerzähler aufgezeichnet. Das Relais funktioniert und der Hammer zerbricht den Gasbehälter. Schrödingers Katze ist tot.
• Wenn nicht, dann lebt Schrödingers Katze.

Nach dem Gesetz der „Superposition“ der Quantenmechanik befindet sich der Kern eines Atoms (und folglich die Katze) zu einem Zeitpunkt, an dem wir das System nicht beobachten, gleichzeitig in zwei Zuständen. Der Kern befindet sich im zerfallenen/nicht zerfallenen Zustand. Und die Katze ist gleichzeitig in einem Zustand, in dem sie lebendig/tot ist.

Aber wir wissen sicher, dass, wenn die "Schrödinger-Kiste" geöffnet wird, die Katze nur in einem der Zustände sein kann:

• wenn der Kern nicht zerfallen ist, lebt unsere Katze
• Wenn der Kern zerfallen ist, ist die Katze tot

Das Paradoxe an dem Experiment ist das Laut Quantenphysik: Vor dem Öffnen der Schachtel ist die Katze gleichzeitig lebendig und tot, aber nach den Gesetzen der Physik unserer Welt ist dies unmöglich. Der Kater kann sich in einem bestimmten Zustand befinden - lebendig oder tot sein. Es gibt keinen Mischzustand "Katze lebendig/tot" gleichzeitig.

Bevor Sie den Hinweis bekommen, sehen Sie sich diese wunderbare Videoillustration des Paradoxons des Schrödinger-Katzenexperiments an (weniger als 2 Minuten):

Lösung des Paradoxons von Schrödingers Katze - Kopenhagener Interpretation

Jetzt der Hinweis. Achten Sie auf das besondere Mysterium der Quantenmechanik - Beobachter paradox. Das Objekt der Mikrowelt (in unserem Fall der Kern) befindet sich gleichzeitig in mehreren Zuständen nur solange wir das System nicht überwachen.

zum Beispiel, berühmtes Experiment mit 2 Spalten und einem Beobachter. Wenn ein Elektronenstrahl auf eine undurchsichtige Platte mit 2 vertikalen Schlitzen gerichtet wurde, zeichneten die Elektronen auf dem Bildschirm hinter der Platte ein „Wellenmuster“ - vertikale abwechselnd dunkle und helle Streifen. Aber als die Experimentatoren „sehen“ wollten, wie die Elektronen durch die Schlitze fliegen und einen „Beobachter“ von der Seite des Bildschirms installierten, zeichneten die Elektronen auf dem Bildschirm kein „Wellenmuster“, sondern 2 vertikale Streifen. Jene. verhielten sich nicht wie Wellen, sondern wie Teilchen.

Es scheint, dass Quantenteilchen selbst entscheiden, welchen Zustand sie in dem Moment einnehmen, in dem sie „gemessen“ werden.

Darauf aufbauend klingt die moderne Kopenhagener Erklärung (Interpretation) des Phänomens „Schrödingers Katze“ so:

Während niemand das "Katzenkern"-System beobachtet, befindet sich der Kern gleichzeitig im Zustand von zerfallen/nicht zerfallen. Aber es ist ein Fehler zu sagen, dass die Katze gleichzeitig lebt/tot ist. Wieso den? Ja, weil Quantenphänomene in Makrosystemen nicht beobachtet werden. Richtiger ist es, nicht vom „Katzenkern“-System zu sprechen, sondern vom „Kern-Detektor (Geigerzähler)“-System.

Der Kern wählt im Moment der Beobachtung (oder Messung) einen der Zustände (zerfallen/nicht zerfallen). Aber diese Wahl findet nicht in dem Moment statt, in dem der Experimentator die Schachtel öffnet (das Öffnen der Schachtel findet im Makrokosmos statt, sehr weit entfernt von der Welt des Kerns). Der Kern wählt seinen Zustand in dem Moment, in dem er auf den Detektor trifft. Der Punkt ist, dass das System im Experiment nicht ausreichend beschrieben wird.

So bestreitet die Kopenhagener Interpretation des Schrödinger-Katzen-Paradoxons, dass sich die Schrödinger-Katze vor dem Öffnen der Schachtel in einem Zustand der Überlagerung befand – sie befand sich gleichzeitig im Zustand einer lebenden/toten Katze. Eine Katze im Makrokosmos kann und befindet sich nur in einem Zustand.

Zusammenfassung. Schrödinger hat das Experiment nicht vollständig beschrieben. Es ist nicht richtig (genauer gesagt, es ist unmöglich, eine Verbindung herzustellen), makroskopische und Quantensysteme. Quantengesetze gelten nicht in unseren Makrosystemen. In diesem Experiment interagiert nicht „Katze-Kern“, sondern „Katze-Detektor-Kern“. Die Katze stammt aus dem Makrokosmos, und das „Detektorkern“-System stammt aus dem Mikrokosmos. Und nur in seiner Quantenwelt kann der Kern gleichzeitig in 2 Zuständen sein. Dies geschieht vor dem Moment der Messung oder Wechselwirkung des Kerns mit dem Detektor. Eine Katze in ihrem Makrokosmos kann und ist nur in einem Zustand. So, nur auf den ersten blick scheint der zustand der katze "lebend oder tot" im moment des öffnens der box festgelegt zu sein. Tatsächlich wird sein Schicksal im Moment der Wechselwirkung zwischen dem Detektor und dem Kern bestimmt.

Abschließende Zusammenfassung. Der Zustand des Systems "Detektor-Kern-Katze" ist NICHT mit der Person - dem Beobachter hinter der Kiste - verbunden, sondern mit dem Detektor - dem Beobachter hinter dem Kern.

Puh. Fast Gehirnwäsche! Aber wie angenehm ist es, den Schlüssel zum Paradoxon zu verstehen! Wie in einem alten Schülerwitz über einen Lehrer: „Während ich erzählte, habe ich es selbst verstanden!“.

Sheldons Interpretation von Schrödingers Katzenparadoxon

Jetzt können Sie sich zurücklehnen und Sheldons neuster Interpretation von Schrödingers Gedankenexperiment lauschen. Das Wesentliche seiner Interpretation ist, dass sie in Beziehungen zwischen Menschen angewendet werden kann. Um zu verstehen, ob die Beziehung zwischen einem Mann und einer Frau gut oder schlecht ist, müssen Sie die Schachtel öffnen (auf ein Date gehen). Und davor sind sie gleichzeitig gut und schlecht.

Na, wie gefällt dir dieses "niedliche Experiment"? In unserer Zeit wäre Schrödinger für solch brutale Gedankenexperimente mit einer Katze von Tierschützern bestraft worden. Oder war es vielleicht gar keine Katze, sondern Schrödingers Katze?! Armes Mädchen, litt unter diesem Schrödinger (((

Wir sehen uns in den nächsten Beiträgen!

Ich wünsche euch allen einen schönen Tag und einen angenehmen Abend!

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  Tatsächlich sind Hawking und viele andere Physiker der Meinung, dass die „Kopenhagener Schule“ der Interpretation der Quantenmechanik die Rolle des Beobachters unangemessen betont. Eine endgültige Einigkeit unter den Physikern in dieser Frage ist noch nicht erreicht.

  Die Parallelisierung der Welten zu jedem Zeitpunkt entspricht einem echten nicht-deterministischen Automaten, im Gegensatz zum probabilistischen, wenn bei jedem Schritt einer der möglichen Pfade in Abhängigkeit von ihrer Wahrscheinlichkeit ausgewählt wird.

  Wigners Paradoxon

  Dies ist eine komplizierte Version des Schrödinger-Experiments. Eugene Wigner führte die Kategorie "Freunde" ein. Nach Abschluss des Experiments öffnet der Experimentator die Schachtel und sieht eine lebende Katze. Der Zustandsvektor der Katze geht im Moment des Öffnens der Kiste in den Zustand „der Kern ist nicht zerfallen, die Katze lebt“. So wurde die Katze im Labor als lebendig erkannt. Außerhalb des Labors ist Freund. Freund weiß noch nicht, ob die Katze lebt oder tot ist. Freund erkennt die Katze erst dann als lebendig an, wenn der Experimentator ihn über das Ergebnis des Experiments informiert. Aber alle anderen Freunde die Katze wurde noch nicht als lebendig erkannt, und sie werden sie erst erkennen, wenn sie über das Ergebnis des Experiments informiert werden. Daher kann eine Katze nur dann als vollständig lebendig (oder vollständig tot) betrachtet werden, wenn alle Menschen im Universum das Ergebnis des Experiments kennen. Bis zu diesem Punkt bleibt die Katze auf der Skala des Großen Universums laut Wigner gleichzeitig lebendig und tot.

  Praktischer Nutzen

  Das Obige wird in der Praxis angewendet: im Quanten Computing und in der Quanten Kryptographie. Ein Lichtwellenleiter überträgt ein Lichtsignal, das sich in einer Überlagerung zweier Zustände befindet. Wenn Angreifer irgendwo in der Mitte an das Kabel anschließen und dort einen Signalabgriff machen, um die übertragenen Informationen zu belauschen, dann kollabiert dies die Wellenfunktion (aus Sicht der Kopenhagener Interpretation wird eine Beobachtung gemacht) und das Licht wird in einen der Zustände gehen. Durch statistische Tests des Lichts am Empfangsende des Kabels kann festgestellt werden, ob sich das Licht in einer Überlagerung von Zuständen befindet oder ob es bereits beobachtet und an einen anderen Punkt übertragen wurde. Dadurch ist es möglich, Kommunikationsmittel zu schaffen, die ein unmerkliches Abhören und Abhören von Signalen ausschließen.

  Das Experiment (das im Prinzip durchgeführt werden kann, obwohl noch keine funktionierenden Systeme der Quantenkryptographie geschaffen wurden, die große Informationsmengen übertragen können) zeigt auch, dass "Beobachtung" in der Kopenhagener Interpretation nichts mit dem Verstand des Beobachters zu tun hat, da in diesem Fall die Änderung der Statistik zum Ende des Kabels zu einem völlig unbelebten Zweig des Kabels führt.