Mikä on Schrödingerin kissa, Schrödingerin kissa, kaikki Schrödingerin kissasta, Schrödingerin kissaparadoksi, Schrödingerin kokemus kissasta, kissa laatikossa, ei elossa eikä kuollut kissa, on Schrödingerin kissa elossa, kokeile kissan kanssa

Tämä on kissa, joka on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Hän on tällaisen epäsuotuisan tilan velkaa fysiikan Nobel-palkinnon saaneelle itävaltalaiselle tiedemiehelle Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödingerille.

Osat:

Kokeen ydin / paradoksi

Kissa on suljetussa laatikossa, jossa on mekanismi, joka sisältää radioaktiivisen ytimen ja säiliön, jossa on myrkyllistä kaasua. Kokeen ominaisuudet valitaan siten, että todennäköisyys, että ydin hajoaa 1 tunnissa, on 50 %. Jos ydin hajoaa, se saa mekanismin liikkeelle, kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee. Kvanttimekaniikan mukaan, jos ytimen yli ei tehdä havaintoa, niin sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja rappeutumattoman ytimen - superpositiolla (sekoituksella), joten laatikossa istuva kissa on sekä elossa että kuollut. samaan aikaan.

Laatikko kannattaa avata - ja kokeilijan tulee nähdä vain yksi tila - "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa". Mutta vaikka prosessissa ei ole tarkkailijaa, huonoonninen pieni eläin jää "kuolleeksi".

Marginaalit

• Epäonni ei tule koskaan yksin
  Laatikon pyrstöisen asukkaan terveys ei ole kyseenalainen, vaan myös sukupuoli: alkuperäisessä kokeessa Schrödingerin kissa oli vielä kissa (die Katze).
• Ei ole olemassa "kuolleita" kissoja
  On tärkeää muistaa, että Schrödingerin kokeilun tarkoituksena ei ole todistaa "kuolleiden" kissojen olemassaoloa (ja toisin kuin Portal-pelin toisessa osassa sanottiin, sitä ei keksitty tekosyyksi kissojen tappamiseen). On selvää, että kissan täytyy olla joko elossa tai kuollut, koska välitilaa ei ole.
  Kokemus osoittaa, että kvanttimekaniikka ei pysty kuvaamaan makrojärjestelmien (joihin kissa kuuluu) käyttäytymistä: se on epätäydellinen ilman joitain sääntöjä, jotka osoittavat milloin järjestelmä valitsee tietyn tilan, missä olosuhteissa aaltofunktio romahtaa ja kissa joko pysyy. elossa tai kuolee. , mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus.

Tulkinnat Kööpenhaminan tulkinta kiistää, että kissa olisi ennen laatikon avaamista elävien ja kuolleiden sekoittumisen tilassa. Jotkut uskovat, että niin kauan kuin laatikko on suljettuna, järjestelmä on superpositiossa tilojen "hajoanut ydin, kuollut kissa" ja "hajoamaton ydin, elävä kissa", ja kun laatikko avataan, vasta sitten aaltofunktio romahtaa. johonkin vaihtoehdoista. Muut - että "havainnointi" tapahtuu, kun ytimestä peräisin oleva hiukkanen tulee detektoriin; kuitenkin, valitettavasti Kööpenhaminan tulkinnassa ei ole selkeää sääntöä, joka kertoisi milloin tämä tapahtuu, ja siksi tämä tulkinta on epätäydellinen, kunnes tällainen sääntö sisällytetään siihen tai ei kerrota, kuinka se voidaan periaatteessa ottaa käyttöön. Everettin monien maailmojen tulkinta, toisin kuin Kööpenhamina, ei pidä havainnointiprosessia erityisenä. Täällä molemmat kissan tilat ovat olemassa, mutta dekoheri - eli kuten kirjoittaja ymmärsi, näiden tilojen yhtenäisyys katkeaa vuorovaikutuksen seurauksena ympäristön kanssa. Kun tarkkailija avaa laatikon, hän sotkeutuu (sekoittuu) kissaan, mikä johtaa kahteen tarkkailijan tilaan, joista toinen vastaa elävää ja toinen kuollutta kissaa. Nämä tilat eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Kissa pätevänä tarkkailijana
Kirjoittaja uskoo, että ratkaiseva sana olisi pitänyt jättää kissalle, joka, vaikka ei ymmärrä kvanttimekaniikasta ainuttakaan belmeä, on varmasti parhaiten tietoinen tilastaan. Hänen pätevyytensä tarkkailijana herättää kuitenkin epäilyksiä tutkijoiden keskuudessa. Poikkeuksia ovat Hans Moravec, Bruno Marshal ja Max Tegmark, jotka ehdottivat muunnelmaa Schrödingerin kokeeseen, joka tunnetaan nimellä "kvanttiitsemurha", joka on kokeilu kissalla kissan näkökulmasta. Tutkijat pyrkivät osoittamaan eron Kööpenhaminan ja monien maailmojen kvanttimekaniikan tulkintojen välillä. Jos monen maailman tulkinta pitää paikkansa, kissasta tulee myötämielisten iloksi Tsoi ja pysyy aina hengissä, koska osallistuja pystyy tarkkailemaan kokeen tulosta vain siinä maailmassa, jossa hän selviää.

• Nadav Katz Kalifornian yliopistosta ja hänen kollegansa julkaisivat tulokset laboratoriokokeesta, jossa he onnistuivat "palauttamaan" hiukkasen kvanttitilan, lisäksi tämän tilan mittauksen jälkeen. Siten on mahdollista pelastaa kissan henki riippumatta aaltofunktion romahtamisen edellytyksistä. Ei ole väliä onko hän elossa vai kuollut: voit aina voittaa takaisin [linkki] .
• 6.3.2011 RIA Novosti raportoi, että kiinalaiset fyysikot pystyivät luomaan kahdeksan fotonin "Schrodingerin kissa"[linkki], jonka pitäisi edistää tulevaisuuden kvanttitietokoneiden kehitystä

Kuva kulttuurissa

Ehkä kukaan ei ole tehnyt enemmän kvanttimekaniikan popularisoimiseksi kuin köyhä kissa. Jopa ihmiset, jotka ovat kauimpana tästä monimutkaisesta tietokentästä, luultavasti kärsivän pienen eläimen kohtalosta innoissaan, yrittävät selvittää kokeen monimutkaisuutta toivoen, ettei kaikki ole niin huonosti. Kissa inspiroi taiteilijoita ja populaarikulttuuria.
Mainitsemme hänen tärkeimmät ansiot:

Kirjallisuus: Schrodingerin kissan tilannetta käsittelevät Douglas Adamsin kirjan Dirk Gently's Detective Agency päähenkilöt. Dan Simmonsin kirjassa Endymion päähenkilö Raul Endymion kirjoittaa kertomustaan ​​kiertäessään Armagastia Schrödingerin "kissalaatikossa". Robert Heinleinin kirjan "The Cat Passing Through Walls" viimeisellä kolmanneksella ilmestyy inkiväärikissa Pixel, jolla on Schrödinger-kissan ominaisuus olla kahdessa tilassa samanaikaisesti. Terry Pratchettin kirjassa "Cat Without Fools" kuvataan humoristisessa muodossa ns. "Schrödingerin kissojen" rotu, joka on peräisin samasta Schrödingerin kissasta. Myös tämä ajatuskokeilu mainitaan useammin kuin kerran muissa Pratchettin teoksissa, esimerkiksi romaanissa Ladies and Gentlemen. F. Gwinplein McIntyren tarinassa "Isoittava Schrödingerin kissa" yksi hahmoista on Schrödingerin oma lemmikki, kissa Tibbles. Itse asiassa tämän kissan ympärillä avautuu humoristisen tarinan toiminta, joka on maustettu runsaasti fysiikan eri alueiden yksityiskohdilla. Frederick Pohlin tieteisromaani The Coming of the Quantum Cats (1986) juoni perustuu ajatukseen "naapuriuniversumien" vuorovaikutuksesta. Nikolai Baitovin filosofisessa ja satiirisessa miniatyyrissä "Schrödingerin kissa" Schrödingerin paradoksi käännetään nurinpäin: "Kääntyvän ajan liigaksi" kutsuttu järjestö on seurannut laatikossa olevaa elävää kissaa keskeytyksettä 50 vuoden ajan uskoen, että vaikka havainto on suoritetaan - tilan, jossa kissa asuu, ei pitäisi muuttua. Lukjanenkon kirjassa "The Last Watch" päähenkilöä heitetään kaulan ympärille "Schrödingerin kissaksi" kutsutulla silmukalla, jonka erikoisuus on, että taikurit eivät ymmärrä, onko tämä olento elossa vai ei. Mainittu Greg Eganin romaanissa "Quarantine", Christopher Stashefin fantasiassa "Mage Healer", Greg Beerissä (Gregory Dale Bear) tarinassa "Schrödingerin rutto"; Puolalainen kirjailija Sapkowski mainitsee Kodringerin kissan. Mercy Shelleyn kyberpunk-romaanissa 2048 todetaan, että "kaveri, jonka sukunimi näytti tiedostolta, laittoi jonkin onnettoman biogin rautalaatikkoon, jossa ei ollut muuta kuin myrkkypullo." Svetlana Shirankovan runolla "Schrödingerin kissa" on erittäin inspiroiva alku: "Tohtori Schrödinger, kissasi on vielä elossa." Näyttö: Coenin veljesten elokuvassa A Serious Man opiskelija sanoo professorille: "Ymmärrän kuolleiden kissojen kokeilun", mikä tietysti viittaa toisin. Elokuvassa "Repo Man" ("Collectors", Venäjän lipputulossa "Rippers") elokuvan alussa oleva päähenkilö puhuu tuntemattomasta tiedemiehestä, jolla on kissa. Ja tämä kissa on tilassa "... sekä elossa että kuolleena samaan aikaan ...". Yhdessä scifi-sarjan Stargate SG-1 jaksossa esiintyy kissa nimeltä Schrödinger. Myös Sliders-scifi-sarjan päähenkilöllä on sama nimi kissa. Stargate SG-1:ssä inkiväärikissa nimeltä Schrödinger annettiin muukalaiselle. Kuollut kissa Schrödinger esiintyy elokuvassa CSI: Las Vegas (kausi 8, jakso 15: The Theory of Everything). Schrödingerin kissa mainitaan myös tv-sarjassa The Big Bang Theory, jossa vastauksena tytön kysymykseen, pitäisikö hänen mennä treffeille, sankari vetää analogian Schrödingerin kissaan, mikä tarkoittaa, että ennen kuin yrität, et tiedä. : "Penny, sillä saadaksesi selville, onko kissa elossa vai kuollut, sinun on avattava laatikko. Sarjassa "Bugs" Schrödingerin kissan roolia näytteli Red Mercury -vihje pehmustetussa kassakaapissa. Japanilaisessa animessa "Hellsing (OVA)" (samoin kuin samannimisessä mangassa) on kissa-mies-hahmo nimeltä Schrödinger, joka ei ole elossa eikä kuollut, ja jolla on kyky teleportoida ("olla kaikkialla ja ei missään"), ja se on täysin tappamaton. Animessa "To Aru Majutsu no Index" päähenkilö vastustaa tytön ehdotusta antaa kissanpennulle nimi Schrödinger, ettei kissoja voi kutsua tällä nimellä. Anime Shigofumi sisältää myös kissa nimeltä Schrödinger. Japanilaisessa animessa ja pelissä Umineko no naku koro ni Battler yrittää todistaa taikuuden mahdottomuuden kokemuksella (myös Devil's Proof, Hempel's Crows, Laplace's Demon). Yhdessä Futurama-jaksossa Law ja Oracle Schrödinger piilotti huumeita laatikkoon kissan kanssa. Sarjakuvat/mangat: Pieni sarjakuva Schrödingerin kissasta ja Maxwellin demonista. Hän on kuollut: Schrödinger of the Cat: And More Comics osoitteessa joyreactor.ru. Pelit: Siellä on tehtäväpeli "The Return of the Quantum Cat". Nethack-pelissä on Quantum Mechanic -hirviö, jolla on joskus mukanaan laatikko, jossa on kissa. Kissan tila selviää vasta kun laatikko avataan. Pelissä "Half-Life 2" oli laboratoriossa kissa teleporttien kanssa, painajaisia, joista "vielä" vierailee Barney. Schrödingerin kissan muotokuva löytyy myös Half-Lifeen perustuvasta vuoden 1998 remakesta. - "Black Mesa" ("Black Mesa", joka tunnettiin aiemmin nimellä "Black Mesa: Source"). Linkki notaarin vahvistamaan kuvakaappaukseen. Jokaisella Bioshock-tasolla nurkassa on kuollut kissa, jonka nimi on Shrodinger. Toisessa osassa se löytyy myös - kissa lepää yhdessä jäälauvoista jäätyneessä huoneessa, jonka kulmissa on neljä valvontakameraa. Samanniminen NPC-kissa esiintyy japanilaisessa roolipelissä Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. Peliportaalin pääiskulause "Kakku on valhe" on virhe yhdestä Schrödingerin kokeen tuloksesta, nimittäin "Kissa on elossa". Pelin toisessa osassa kissaa ei myöskään unohdeta. Maininta kokeesta löytyy venäläisen Age of Aquarius -lautapelin sääntökirjasta. Kissalla on jopa oma ominainen lautanen siellä - se on täysin tyhjä, joten näyttää siltä, ​​​​että sitä ei ole siellä. Musiikki: Ns. epätyypillisen musiikin festivaali "Schrödingerin kissa", joka pidettiin iskulauseella "Todellinen elämä - todellinen kuolema - oikea musiikki!" ja ”Onko Schrödingerin kissa elossa vai kuollut? Ja sinä?" Google raportoi myös, että nimi "Schrödingerin kissa" on lähes musiikillinen projekti erittäin pienestä Moskovan lähellä sijaitsevasta Korolevista. Brittiyhtyeen Tears for Fears -albumi "Saturnine Martial and Lunatic" sisältää samannimisen kappaleen. Venäläinen bändi "Allein Fur" Immer esittää myös samannimisen kappaleen. Huumori: Mikä tahansa vitsi Schrödingerin kissasta on hauska ja hassu samaan aikaan. Schrödinger ja Heisenberg ajavat moottoritietä konferenssiin Schrödingerin ajossa. Yhtäkkiä kuuluu isku ja hän pysäyttää auton. Heisenberg katsoo tielle:
- Voi luoja, näyttää siltä, ​​että osuin kissaan!
- Hän kuoli?
– En osaa sanoa tarkasti. Schrödinger käveli ympäri huonetta etsiessään kissanpentua, jolla oli paskaa, ja hän istui laatikossa, ei elossa eikä kuolleena. Sekalaista: Taiteilijat kiinnittävät huomiota Schrödingerin kissaan yrittäen välittää hänen asemansa monitulkintaisuutta maalauksen ja grafiikan avulla. Myös tämän pienen eläimen kuvia voi nähdä T-paidoissa ja mukeissa. Terroristeja, joista ei tiedetä tarkasti, ovatko he elossa vai kuolleet, kutsutaan joskus "Schrödinger-terroristeiksi". Tunnetuista henkilöistä esimerkiksi Yasser Arafat oli tässä tilassa ollessaan koomassa ennen kuolemaansa, samoin kuin Osama bin Laden. Absurdopedian mukaan kissa säkissä on yksinkertaistettu versio Schrödingerin kissakokeesta [linkki] . Stephen Hawking parafrasoi Hans Jostin tunnuslauseen "Kun kuulen kulttuurista, tartun aseen" seuraavasti: "Kun kuulen Schrödingerin kissasta, käteni kurkottaa aseeseen!" Selitys on, että kuten monet muut fyysikot, Hawking on sitä mieltä, että kvanttimekaniikan tulkinnan "Kööpenhaminan koulukunta" korostaa havainnoijan roolia kohtuuttomasti. MEPhI:n teologian laitoksen avaamisen yhteydessä verkostossa on levinnyt seuraava kuva:

"Schrödingerin kissa" on nimi viihdyttävälle ajatuskokeelle, jonka perusti, arvasitteko, Schrödinger, tai pikemminkin fysiikan Nobel-palkittu itävaltalainen tiedemies Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger. "Wikipedia" määrittelee kokeen seuraavasti: kissa Laatikossa on mekanismi, joka sisältää radioaktiivisen ytimen ja säiliön, jossa on myrkyllistä kaasua. Kokeen parametrit valitaan siten, että todennäköisyys, että ydin hajoaa 1 tunnissa on 50%. Jos ydin hajoaa, se asettaa mekanismi liikkeessä - kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee.

Kvanttimekaniikan mukaan, jos ytimen yli ei tehdä havaintoa, niin sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja rappeutumattoman ytimen - superpositiolla (sekoituksella), joten laatikossa istuva kissa on sekä elossa että kuollut. samaan aikaan. Jos laatikko avataan, kokeen suorittajan täytyy nähdä vain yksi tietty tila: "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa".

Osoittautuu, että lähdössä meillä on elävä tai kuollut kissa, mutta potentiaalisesti kissa on sekä elossa että kuolleena samanaikaisesti. Siten Schrodinger yritti todistaa kvanttimekaniikan rajoitukset soveltamatta siihen tiettyjä sääntöjä.

Kööpenhaminalainen kvanttifysiikan tulkinta - ja erityisesti tämä koe - osoittaa, että kissa saa yhden potentiaalisen vaiheen ominaisuudet (elävä tai kuollut) vasta sen jälkeen, kun tarkkailija puuttuu prosessiin.

Eli kun tietty Schrödinger avaa laatikon, hänen on leikattava makkarat sataprosenttisella varmuudella tai soitettava eläinlääkärille. Kissa on varmasti elossa tai yhtäkkiä kuollut. Mutta niin kauan kuin prosessissa ei ole tarkkailijaa - tiettyä henkilöä, jolla on kiistattomia ansioita näön muodossa ja ainakin selkeä tietoisuus - kissa on riippuvaisessa tilassa "taivaan ja maan välissä".

Muinainen vertaus kissasta, joka kävelee itsekseen, saa tässä yhteydessä uusia sävyjä. Epäilemättä Schrödingerin kissa ei ole maailmankaikkeuden vaurain olento. Toivotaan kissalle menestystä ja käännytään toisen viihdyttävän ongelman puoleen kvanttimekaniikan salaperäisestä ja joskus armottomasta maailmasta.

Se kuulostaa tältä: "Mitä ääntä metsässä kaatuva puu pitää, jos lähellä ei ole henkilöä, joka voi havaita tämän äänen?" Tässä, toisin kuin onnettoman / onnellisen kissan mustavalkoinen kohtalo, kohtaamme monivärisen spekulaatiopaletin: ei ole ääntä / on ääntä, mikä se on, jos on, ja jos se on ei ole, niin miksi? Tähän kysymykseen on mahdotonta vastata hyvin yksinkertaisesta syystä - kokeilun suorittamisen mahdottomuudesta. Loppujen lopuksi mikä tahansa kokeilu edellyttää tarkkailijan läsnäoloa, joka pystyy havaitsemaan ja tekemään johtopäätöksiä.

Kuuluisa argentiinalainen kirjailija Julio Kartasar, "maagisen realismin" näkyvä edustaja, kertoo lyhyen tarinan siitä, kuinka ilman tarkkailijaa jätetyt toimistokalusteet liikkuvat toimistossa ikään kuin käyttäisivät vapaa-aikaa "jäykistettyjen" raajojen venyttämiseen.

Toisin sanoen on mahdotonta olettaa, mitä ympärillämme oleville todellisuuden kohteille tapahtuu poissa ollessamme. Ja jos sitä ei voida havaita, sitä ei ole olemassa. Heti kun poistumme huoneesta, kaikki sen sisältö yhdessä huoneen kanssa lakkaa olemasta tai, tarkemmin sanottuna, jatkaa olemassaoloa vain potentiaalisena.

Samaan aikaan on tulipalo tai tulva, laitevarkauksia tai tunkeilijoita. Lisäksi olemme myös siinä, erilaisissa mahdollisissa tiloissa. Toista kävelen ympäri huonetta ja viheltelen tyhmää melodiaa, toista katson surullisena ikkunaan, kolmas puhuu vaimonsa kanssa puhelimessa. Jopa äkillinen kuolemamme tai iloiset uutiset odottamattoman puhelun muodossa elävät siinä.

Kuvittele hetkeksi kaikki oven takana piilevät mahdollisuudet. Kuvittele nyt, että koko maailmamme on vain kokoelma sellaisia ​​realisoitumattomia mahdollisuuksia. Hassua, eikö?

Tässä herää kuitenkin luonnollinen kysymys: mitä sitten? Kyllä - hauska, kyllä ​​- mielenkiintoinen, mutta mitä se itse asiassa muuttaa? Tiede on vaatimattomasti hiljaa tästä. Kvanttifysiikassa tällainen tieto avaa uusia tapoja ymmärtää maailmankaikkeutta ja sen mekanismeja, mutta meille ihmisille, jotka ovat kaukana suurista tieteellisistä löydöistä, tällainen tieto näyttää olevan hyödytöntä.

Miten se on turhaa!? Loppujen lopuksi, jos minä, kuolevainen, olen olemassa tässä maailmassa, niin minä, kuolematon, olen olemassa toisessa maailmassa! Jos elämäni koostuu epäonnistumisten ja surujen sarjasta, niin jossain olen olemassa - onnekas ja onnellinen? Itse asiassa aistimiemme ulkopuolella ei ole mitään, aivan kuten ei ole tilaa ennen kuin astumme siihen sisään. Havaintoelimemme vain pettävät meitä ja piirtävät aivoihin kuvan meitä "ympäröivästä" maailmasta. Se, mitä meidän ulkopuolellamme on, on seitsemän sinetin takana oleva mysteeri.

Radioaktiivista ainetta on pieni määrä, niin pieni, että tunnin sisällä voi olla vain yksi atomi hajoaa, mutta samalla todennäköisyydellä se ei ehkä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, jolloin vasara laskee, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion. Jos jätämme tämän koko järjestelmän itselleen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, niin pian kuin atomin hajoamista ei tapahdu. Atomin ensimmäinen hajoaminen olisi myrkyttänyt kissan. Koko järjestelmän psi-toiminto ilmaisee tämän sekoittamalla itseensä tai sivelemällä elävää ja kuollutta kissaa (anteeksi ilmaisu) yhtä suuressa suhteessa.

Tyypillistä tällaisissa tapauksissa on, että alun perin atomimaailmaan rajoittunut epävarmuus muuttuu makroskooppiseksi epävarmuudeksi, joka voidaan eliminoitu suoran havainnoinnin kautta. Tämä estää meitä naiivisti hyväksymästä "sumennusmallia" heijastavan todellisuutta. Tämä ei sinänsä tarkoita mitään epäselvää tai ristiriitaista. Sumean tai epätarkan valokuvan ja pilvi- tai sumukuvan välillä on ero.

alkuperäinen teksti(Saksan kieli)

Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren. Eine Katze wird in eine Stahlkammer gesperrt, zusammen mit folgender Höllenmaschine (die man gegen den direkten Zugriff der Katze sichern muß): in einem Geigerschen Zählrohr befindet sich eine winzige Menge radioaktiver Substanz, niin 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 kein Atom zerfallen ist. 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 kestää. Das estää uns, in so naiver Weise ein "verwaschenes Modell" als Abbild der Wirklichkeit gelten zu lassen. An sich enthielte es nichts Unklares oder Widerspruchsvolles. Es ist ein Unterschied zwischen einer verwackelten oder unscharf eingestellten Photographie und einer Aufnahme von Wolken und Nebelschwaden.

Kvanttimekaniikan mukaan, jos ytimen yli ei tehdä havaintoa, niin sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja rappeutumattoman ytimen - superpositiolla (sekoituksella), joten laatikossa istuva kissa on sekä elossa että kuollut. samaan aikaan. Jos laatikko avataan, kokeilija näkee vain yhden tietyn tilan - "ydin on hajonnut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa".

Kysymys kuuluu näin: kun järjestelmä lakkaa olemasta kahden tilan seoksena ja valitsee yhden konkreettisen? Kokeen tarkoituksena on osoittaa, että kvanttimekaniikka on epätäydellinen ilman sääntöjä, jotka määrittelevät, missä olosuhteissa aaltofunktio romahtaa, ja kissa joko kuolee tai pysyy hengissä, mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus.

Koska on selvää, että kissan on välttämättä oltava joko elävä tai kuollut (ei ole olemassa tilaa, joka yhdistää elämän ja kuoleman), tämä on sama atomiytimen osalta. Sen on välttämättä oltava joko rappeutunut tai rappeutumaton.

Suurissa monimutkaisissa järjestelmissä, jotka koostuvat monista miljardeista atomeista, dekoherenssi tapahtuu melkein välittömästi, ja tästä syystä kissa ei voi olla sekä kuollut että elossa minkään mitattavan pituisen ajan. Dekoherenssiprosessi on olennainen osa kokeilua.

Alkuperäinen artikkeli ilmestyi vuonna 1935. Artikkelin tarkoituksena oli keskustella Einsteinin, Podolskyn ja Rosenin aiemmin samana vuonna julkaisemasta Einstein-Podolsky-Rosenin (EPR) paradoksista. EPR:n ja Schrödingerin artikkelit hahmottelivat "kvanttikietoutumisen" (saksaksi Verschränkung, englanniksi quantum entanglement, Schrödingerin käyttöön ottaman termi) outoa luonnetta, joka on ominaista kvanttitilille, jotka ovat kahden järjestelmän (esimerkiksi kahden subatomisen hiukkasen) tilojen superpositiota. ).

Kööpenhaminan tulkinta

Itse asiassa Hawking ja monet muut fyysikot ovat sitä mieltä, että kvanttimekaniikan tulkinnan "Kööpenhaminan koulukunta" korostaa tarkkailijan roolia kohtuuttomasti. Lopullista yhtenäisyyttä fyysikkojen kesken tässä asiassa ei ole vielä saavutettu.

Maailman rinnakkaistuminen kullakin ajanhetkellä vastaa aitoa ei-determinististä automaattia, toisin kuin todennäköisyyspohjainen, kun jokaisessa vaiheessa valitaan yksi mahdollisista poluista niiden todennäköisyyden mukaan.

Wignerin paradoksi

Tämä on monimutkainen versio Schrödingerin kokeesta. Eugene Wigner esitteli "ystävät"-luokan. Kokeen päätyttyä kokeilija avaa laatikon ja näkee elävän kissan. Kissan tilavektori laatikon avaushetkellä menee tilaan "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa". Siten laboratoriossa kissa tunnistettiin eläväksi. Laboratorion ulkopuolella on ystävä. ystävä ei vielä tiedä onko kissa elossa vai kuollut. ystävä tunnistaa kissan eläväksi vasta, kun kokeen tekijä ilmoittaa hänelle kokeen tuloksesta. Mutta kaikki muut ystävät kissaa ei ole vielä tunnistettu eläväksi, ja he tunnistavat sen vasta kun heille ilmoitetaan kokeen tuloksesta. Näin ollen kissaa voidaan pitää täysin elävänä (tai täysin kuolleena) vain, kun kaikki maailmankaikkeuden ihmiset tietävät kokeen tuloksen. Tähän asti Suuren Universumin mittakaavassa kissa pysyy Wignerin mukaan elossa ja kuolleena samanaikaisesti.

Jos olet kiinnostunut artikkelista kvanttifysiikan aiheesta, on suuri todennäköisyys, että rakastat Big Bang Theory -sarjaa. Joten Sheldon Cooper keksi uuden tulkinnan Schrödingerin ajatuskokeilu(Löydät tämän fragmentin videon artikkelin lopusta). Mutta ymmärtääksemme Sheldonin vuoropuhelun naapurinsa Pennyn kanssa, käännytään ensin klassiseen tulkintaan. Joten, Schrödingerin kissa yksinkertaisin sanoin.

Tässä artikkelissa tarkastelemme:

• Lyhyt historiallinen tausta
• Kuvaus kokeesta Schrödingerin kissalla
• Schrödingerin kissan paradoksin ratkaiseminen

Hyviä uutisia heti. Kokeen aikana Schrödingerin kissa ei loukkaantunut. Koska fyysikko Erwin Schrödinger, yksi kvanttimekaniikan luojista, suoritti vain ajatuskokeen.

Ennen kuin sukeltaa kokeen kuvaukseen, tehdään pieni poikkeama historiaan.

Viime vuosisadan alussa tutkijat onnistuivat tutkimaan mikrokosmosta. Huolimatta "atomi-elektroni" -mallin ulkoisesta samankaltaisuudesta "Aurinko-Maa" -mallin kanssa, kävi ilmi, että meille tutut klassisen fysiikan Newtonin lait eivät toimi mikrokosmuksessa. Siksi ilmestyi uusi tiede - kvanttifysiikka ja sen komponentti - kvanttimekaniikka. Kaikkia mikromaailman mikroskooppisia esineitä kutsuttiin kvanteiksi.

Huomio! Yksi kvanttimekaniikan postulaateista on "superpositio". Se on hyödyllinen meille, kun ymmärrämme Schrödingerin kokeen olemuksen.

"Superpositio" on kvantin kyky (se voi olla elektroni, fotoni, atomin ydin) ei ole yhdessä, vaan useassa tilassa samanaikaisesti tai se sijaitsee useissa pisteissä avaruudessa samanaikaisesti , jos kukaan ei katso

Meidän on vaikea ymmärtää tätä, koska maailmassamme esineellä voi olla vain yksi tila, esimerkiksi olla, elossa tai kuollut. Ja se voi olla vain yhdessä tietyssä paikassa avaruudessa. Voit lukea "superpositiosta" ja kvanttifysiikan kokeiden upeista tuloksista tässä artikkelissa.

Tässä on yksinkertainen esimerkki mikro- ja makroobjektien käyttäytymisen eroista. Aseta pallo yhteen kahdesta laatikosta. Koska pallo on makromaailmamme esine, sanot varmuudella: "Pallo on vain yhdessä laatikossa, kun taas toinen on tyhjä." Jos otat pallon sijasta elektronin, niin väite on totta, että se on samanaikaisesti 2 laatikossa. Näin mikromaailman lait toimivat. Esimerkki: elektroni ei todellisuudessa pyöri atomin ytimen ympäri, vaan se sijaitsee samanaikaisesti ytimen ympärillä olevan pallon kaikissa pisteissä. Fysiikassa ja kemiassa tätä ilmiötä kutsutaan "elektronipilveksi".

Yhteenveto. Ymmärsimme, että hyvin pienen esineen ja suuren esineen käyttäytyminen noudattaa erilaisia ​​lakeja. Kvanttifysiikan lait ja klassisen fysiikan lait, vastaavasti.

Mutta ei ole tiedettä, joka kuvaisi siirtymistä makrokosmuksesta mikrokosmukseen. Joten Erwin Schrödinger kuvaili ajatuskokeiluaan vain osoittaakseen yleisen fysiikan teorian epätäydellisyyden. Hän halusi Schrödingerin paradoksin osoittavan, että on olemassa tiedettä suurten esineiden kuvaamiseen (klassinen fysiikka) ja tiedettä mikro-objektien kuvaamiseen (kvanttifysiikka). Mutta ei ole tarpeeksi tiedettä kuvaamaan siirtymistä kvanttijärjestelmistä makrosysteemeihin.

Kuvaus kokeesta Schrödingerin kissalla

Erwin Schrödinger kuvaili kissan ajatuskokeilua vuonna 1935. Alkuperäinen versio kokeen kuvauksesta on esitetty Wikipediassa ( Schrödingerin kissa Wikipedia).

Tässä on versio Schrödingerin kissa -kokeen kuvauksesta yksinkertaisin sanoin:

• Kissa laitettiin suljettuun teräslaatikkoon.
• "Schrödinger-laatikossa" on laite, jossa on radioaktiivinen ydin ja myrkyllinen kaasu, joka on sijoitettu säiliöön.
• Ydin voi hajota 1 tunnin sisällä tai ei. Hajoamisen todennäköisyys on 50 %.
• Jos ydin hajoaa, Geiger-laskuri tallentaa sen. Rele toimii ja vasara rikkoo kaasusäiliön. Schrödingerin kissa on kuollut.
• Jos ei, niin Schrödingerin kissa on elossa.

Kvanttimekaniikan "superpositio"-lain mukaan atomin ydin (ja siten kissa) on samanaikaisesti kahdessa tilassa aikana, jolloin emme tarkkaile järjestelmää. Ydin on rappeutuneessa/hajoamattomassa tilassa. Ja kissa on elossa/kuollut samaan aikaan.

Mutta tiedämme varmasti, että jos "Schrödingerin laatikko" avataan, kissa voi olla vain yhdessä seuraavista tiloista:

• jos ydin ei ole hajonnut, kissamme on elossa
• jos ydin on hajonnut, kissa on kuollut

Kokeen paradoksi on se kvanttifysiikan mukaan: ennen laatikon avaamista kissa on elossa ja kuollut yhtä aikaa, mutta maailmamme fysiikan lakien mukaan tämä on mahdotonta. Kissa voi olla tietyssä tilassa - olla elossa tai olla kuollut. Mitään sekatilaa "kissa elossa/kuollut" ei ole samaan aikaan.

Ennen kuin saat vihjeen, katso tämä upea videokuvaus Schrödingerin kissakokeen paradoksista (alle 2 minuuttia):

Schrödingerin kissan paradoksi - Kööpenhamina-tulkinnan ratkaiseminen

Nyt vihje. Kiinnitä huomiota kvanttimekaniikan erityiseen mysteeriin - tarkkailijan paradoksi. Mikromaailman kohde (meidän tapauksessamme ydin) on useassa tilassa samanaikaisesti vain niin kauan kuin emme valvo järjestelmää.

Esimerkiksi, kuuluisa kokeilu kahdella raolla ja tarkkailijalla. Kun elektronisäde suunnattiin läpinäkymättömälle levylle, jossa oli 2 pystysuoraa rakoa, sitten levyn takana olevalle näytölle elektronit piirsivät "aaltokuvion" - pystysuorat vuorottelevat tummia ja vaaleita raitoja. Mutta kun kokeen tekijät halusivat "nähdä" kuinka elektronit lentävät rakojen läpi ja asensivat "tarkkailijan" näytön sivulta, elektronit eivät piirtäneet näytölle "aaltokuvion", vaan 2 pystysuoraa raitaa. Nuo. eivät käyttäytyneet kuin aallot, vaan kuin hiukkaset.

Näyttää siltä, ​​että kvanttihiukkaset itse päättävät, minkä tilan ne ottavat sillä hetkellä, kun niitä "mitataan".

Tämän perusteella moderni Kööpenhaminalainen selitys (tulkinta) "Schrödingerin kissan" ilmiölle kuulostaa tältä:

Vaikka kukaan ei katso "kissa-ydin" -järjestelmää, ydin on rappeutuneen/hajoamattoman tilassa samaan aikaan. Mutta on virhe sanoa, että kissa on elossa/kuollut samaan aikaan. Miksi? Kyllä, koska kvanttiilmiöitä ei havaita makrojärjestelmissä. On oikein puhua ei "kissa-ydin" -järjestelmästä, vaan "ydindetektori (Geiger-laskuri)" -järjestelmästä.

Ydin valitsee yhden tiloista (hajoanut/hajoamaton) havainto- (tai mittaus) hetkellä. Mutta tämä valinta ei tapahdu sillä hetkellä, kun kokeilija avaa laatikon (laatikon avautuminen tapahtuu makrokosmuksessa, hyvin kaukana ytimen maailmasta). Ydin valitsee tilansa sillä hetkellä, kun se osuu ilmaisimeen. Asia on siinä, että järjestelmää ei ole kuvattu tarpeeksi kokeessa.

Siten Kööpenhaminan tulkinta Schrödingerin kissan paradoksista kiistää sen, että ennen laatikon avaamista Schrödingerin kissa oli superpositiotilassa - se oli elävän/kuolleen kissan tilassa samaan aikaan. Kissa makrokosmuksessa voi ja on vain yhdessä tilassa.

Yhteenveto. Schrödinger ei täysin kuvaillut koetta. Se ei ole oikein (tarkemmin sanottuna mahdotonta yhdistää) makroskooppisia ja kvanttijärjestelmiä. Kvanttilait eivät toimi makrosysteemeissämme. Tässä kokeessa "kissan ydin" ei ole vuorovaikutuksessa, vaan "kissa-ilmaisin-ydin". Kissa on makrokosmosta, ja "ilmaisinydin" -järjestelmä on mikrokosmuksesta. Ja vain kvanttimaailmassaan ydin voi olla kahdessa tilassa samanaikaisesti. Tämä tapahtuu ennen mittaushetkeä tai ytimen vuorovaikutusta ilmaisimen kanssa. Kissa makrokosmossa voi olla ja on vain yhdessä tilassa. Siksi, vain ensi silmäyksellä näyttää siltä, ​​​​että kissan tila "elävä tai kuollut" määritetään laatikon avaamishetkellä. Itse asiassa sen kohtalo määräytyy ilmaisimen ja ytimen välisen vuorovaikutuksen hetkellä.

Lopullinen yhteenveto."detektori-ydin-kissa"-järjestelmän tila EI liity henkilöön - laatikon takana olevaan tarkkailijaan, vaan detektoriin - ytimen takana olevaan tarkkailijaan.

Huh huh. Melkein aivopesty! Mutta kuinka miellyttävää onkaan ymmärtää paradoksiin avain! Kuten vanhassa opiskelijavitsissä opettajasta: "Kun kerroin, ymmärsin sen itse!".

Sheldonin tulkinta Schrödingerin kissa-paradoksista

Nyt voit rentoutua ja kuunnella Sheldonin uusinta tulkintaa Schrödingerin ajatuskokeesta. Hänen tulkintansa ydin on, että sitä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, onko miehen ja naisen välinen suhde hyvä vai huono, sinun on avattava laatikko (mennä treffeille). Ja sitä ennen ne ovat sekä hyviä että huonoja samaan aikaan.

No, mitä pidät tästä "söpöstä kokeilusta"? Meidän aikanamme eläinoikeusaktivistit olisivat saaneet Schrödingerin rangaistuksen sellaisista julmista ajatuskokeista kissan kanssa. Tai ehkä se ei ollut kissa, vaan Schrödingerin kissa?! Köyhä tyttö, kärsi tästä Schrodingerista (((

Nähdään seuraavissa postauksissa!

Toivotan teille kaikille hyvää päivää ja mukavaa iltaa!

P.S. Jaa ajatuksesi kommenteissa. Ja kysy kysymyksiä.

P.S. Tilaa blogi - tilauslomake sijaitsee artikkelin alla.

Tietosanakirja YouTube

• 1 / 5

  Itse asiassa Hawking ja monet muut fyysikot ovat sitä mieltä, että kvanttimekaniikan tulkinnan "Kööpenhaminan koulukunta" korostaa tarkkailijan roolia kohtuuttomasti. Lopullista yhtenäisyyttä fyysikkojen kesken tässä asiassa ei ole vielä saavutettu.

  Maailman rinnakkaistuminen kullakin ajanhetkellä vastaa aitoa ei-determinististä automaattia, toisin kuin todennäköisyyspohjainen, kun jokaisessa vaiheessa valitaan yksi mahdollisista poluista niiden todennäköisyyden mukaan.

  Wignerin paradoksi

  Tämä on monimutkainen versio Schrödingerin kokeesta. Eugene Wigner esitteli "ystävät"-luokan. Kokeen päätyttyä kokeilija avaa laatikon ja näkee elävän kissan. Kissan tilavektori laatikon avaushetkellä menee tilaan "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa". Siten laboratoriossa kissa tunnistettiin eläväksi. Laboratorion ulkopuolella on ystävä. ystävä ei vielä tiedä onko kissa elossa vai kuollut. ystävä tunnistaa kissan eläväksi vasta, kun kokeen tekijä ilmoittaa hänelle kokeen tuloksesta. Mutta kaikki muut ystävät kissaa ei ole vielä tunnistettu eläväksi, ja he tunnistavat sen vasta kun heille ilmoitetaan kokeen tuloksesta. Näin ollen kissaa voidaan pitää täysin elävänä (tai täysin kuolleena) vain, kun kaikki maailmankaikkeuden ihmiset tietävät kokeen tuloksen. Tähän asti Suuren Universumin mittakaavassa kissa pysyy Wignerin mukaan elossa ja kuolleena samanaikaisesti.

  Käytännöllinen käyttö

  Yllä olevaa sovelletaan käytännössä: kvanttilaskentaan ja kvanttisalaukseen. Kuituoptinen kaapeli lähettää valosignaalin, joka on kahden tilan superpositiossa. Jos tunkeilijat kytkeytyvät kaapeliin jossain keskeltä ja tekevät signaalin välioton salakuunnellakseen lähetetyn tiedon, niin tämä romahtaa aaltofunktion (Kööpenhaminan tulkinnan näkökulmasta tehdään havainto) ja valo menee johonkin tiloista. Kaapelin vastaanottopään valon tilastollisten testien jälkeen on mahdollista selvittää, onko valo tilojen superpositiossa vai onko se jo havaittu ja siirretty toiseen pisteeseen. Tämä mahdollistaa viestintävälineiden luomisen, jotka sulkevat pois huomaamattoman signaalin sieppauksen ja salakuuntelun.

  Kokeilu (joka periaatteessa voidaan suorittaa, vaikka toimivia kvanttisalauksen järjestelmiä, jotka pystyvät siirtämään suuria määriä informaatiota, ei ole vielä luotu) osoittaa myös, että "havainnolla" Kööpenhaminan tulkinnassa ei ole mitään tekemistä tarkkailijan mielen kanssa, koska tässä tapauksessa tilastojen muutos kaapelin päähän johtaa täysin elottomaan langan haaraan.