Schrödingerin kissa on kuuluisa ajatuskoe. Sen esitti kuuluisa fysiikan Nobel-palkinnon saaja - itävaltalainen tiedemies Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger.

Kokeen ydin oli seuraava. Kissa asetettiin suljettuun kammioon (laatikkoon). Laatikko on varustettu mekanismilla, joka sisältää radioaktiivisen ytimen ja myrkyllisen kaasun. Parametrit valitaan siten, että todennäköisyys, että ydin hajoaa yhdessä tunnissa, on täsmälleen viisikymmentä prosenttia. Jos ydin hajoaa, mekanismi alkaa toimia ja myrkyllistä kaasua sisältävä säiliö avautuu. Siksi Schrödingerin kissa kuolee.

Lakien mukaan, jos et tarkkaile ydintä, sen tilat kuvataan kahden päätilan mukaan - rappeutuneen ja hajoamattoman ytimen. Ja tässä syntyy paradoksi: Schrödingerin kissa, joka istuu laatikossa, voi olla samanaikaisesti sekä kuollut että elossa. Mutta jos laatikko avataan, kokeilija näkee vain yhden tietyn tilan. Joko "ydin on hajonnut ja kissa on kuollut" tai "ydin ei ole hajonnut ja Schrödingerin kissa on elossa".

Loogisesti meillä on toinen kahdesta lähdöstä: joko elävä kissa tai kuollut. Mutta potentiaalisesti eläin on molemmissa tiloissa kerralla. Schrodinger yritti siten todistaa mielipiteensä kvanttimekaniikan rajoituksista.

Kööpenhaminan tulkinnan ja erityisesti tämän kokeen mukaan kissa jossakin sen potentiaalisessa vaiheessa (kuollut-elävä) saa nämä ominaisuudet vasta ulkopuolisen havainnoijan puuttuessa prosessiin. Mutta niin kauan kuin tämä tarkkailija ei ole paikalla (tämä tarkoittaa tietyn henkilön läsnäoloa, jolla on näön ja tietoisuuden selkeys), kissa on "elämän ja kuoleman välissä".

Kuuluisa muinainen vertaus kissasta, joka kävelee yksinään, saa uusia mielenkiintoisia sävyjä tämän kokeen yhteydessä.

Klassisesta Kööpenhaminasta selvästi eroavan Everettin mukaan havainnointiprosessia ei pidetä mitenkään erikoisena. Molemmat tilat, joissa Schrödingerin kissa voi olla, voivat olla tässä tulkinnassa. Mutta ne eroavat toisistaan. Tämä tarkoittaa, että näiden tilojen yhtenäisyys rikotaan juuri vuorovaikutuksen seurauksena ulkomaailman kanssa. Tarkkailija on se, joka avaa laatikon ja tuo eripuraa kissan tilaan.

On olemassa mielipide, että ratkaiseva sana tässä asiassa tulisi jättää sellaiselle olennolle kuin Schrödingerin kissa. Tämän lausunnon tarkoitus on hyväksyä se tosiasia, että koko annetussa kokeessa eläin on ainoa ehdottoman pätevä tarkkailija. Esimerkiksi tutkijat Max Tegmark, Bruno Marshal ja Hans Moraven esittelivät muunnelman yllä olevasta kokeesta, jossa päänäkökulma on kissan mielipide. Tässä tapauksessa Schrödingerin kissa epäilemättä selviää, koska vain elossa oleva kissa voi tarkkailla tuloksia. Mutta tiedemies Nadav Katz julkaisi tulokset, joissa hän pystyi "palauttamaan" hiukkasen tilan sen vaihtamisen jälkeen. Siten kissan selviytymismahdollisuudet kasvavat huomattavasti.

Juri Gordeev
Ohjelmoija, pelikehittäjä, suunnittelija, taiteilija

"Schrödingerin kissa" on ajatuskoe, jonka on ehdottanut yksi kvanttifysiikan pioneereista osoittaakseen, kuinka oudot kvanttivaikutukset näyttävät makroskooppisiin järjestelmiin sovellettaessa.

Yritän selittää todella yksinkertaisin sanoin: fysiikan herrat, älkää tarkentako. Ilmaus "karkeasti ottaen" viitataan edelleen ennen jokaista lausetta.

Hyvin, hyvin pienessä mittakaavassa maailma koostuu asioista, jotka käyttäytyvät hyvin epätavallisilla tavoilla. Yksi tällaisten esineiden omituisimmista ominaisuuksista on kyky olla kahdessa toisensa poissulkevassa tilassa samanaikaisesti.

Vielä epätavallisempaa intuitiivisesta näkökulmasta katsottuna (joku jopa sanoo, kammottavaa) on se, että tarkoituksenmukainen havainnointi eliminoi tämän epävarmuuden ja esine, joka on juuri ollut kahdessa ristiriitaisessa tilassa samaan aikaan, ilmestyy tarkkailijan eteen. vain yksi heistä, aivan kuin mitään ei olisi koskaan tapahtunut, katsoo sivulle ja viheltää viattomasti.

Subatomitasolla kaikki ovat pitkään tottuneet näihin temppuihin. On olemassa matemaattinen laitteisto, joka kuvaa näitä prosesseja, ja tieto niistä on löytänyt monenlaisia ​​sovelluksia: esimerkiksi tietokoneissa ja kryptografiassa.

Makroskooppisella tasolla näitä vaikutuksia ei havaita: meille tutut esineet ovat aina yhdessä tietyssä tilassa.

Ja nyt ajatuskokeilu. Otamme kissan ja laitamme sen laatikkoon. Asetamme sinne myös pullon, jossa on myrkyllistä kaasua, radioaktiivista atomia ja Geiger-laskuria. Radioaktiivinen atomi voi hajota tai ei hajota milloin tahansa. Jos se hajoaa, laskuri havaitsee säteilyn, yksinkertainen mekanismi rikkoo pullon kaasulla ja kissamme kuolee. Jos ei, kissa elää.

Suljemme laatikon. Tästä eteenpäin kvanttimekaniikan näkökulmasta atomimme on epävarmuuden tilassa - se hajosi 50% todennäköisyydellä eikä hajonnut 50% todennäköisyydellä. Ennen kuin avaamme laatikon ja katsomme sisälle (teemme havaintoa), se on molemmissa tiloissa kerralla. Ja koska kissan kohtalo riippuu suoraan tämän atomin tilasta, käy ilmi, että kissa on myös kirjaimellisesti elossa ja kuollut samaan aikaan ("... hankaamassa elävää ja kuollutta kissaa (anteeksi ilmaisu) yhtä suuret suhteet ..." - kokeen kirjoittaja kirjoittaa). Näin kvanttiteoria kuvaisi tilanteen.

Schrödinger tuskin arvasi, millaista kohua hänen ideansa saisi aikaan. Tietenkin itse koe, myös alkuperäisessä, on kuvattu erittäin töykeästi ja ilman tieteellisen tarkkuuden teeskentelyä: kirjoittaja halusi välittää kollegoilleen ajatuksen, että teoriaa on täydennettävä selvemmillä määritelmillä sellaisista prosesseista kuin "havainnointi". estääkseen skenaariot, joissa kissat ovat laatikoissa, sen lainkäyttövallan ulkopuolelle.

Ajatusta kissasta käytettiin jopa "todistamaan" Jumalan olemassaolo supermielenä, joka jatkuvalla havainnolla tekee koko olemassaolomme mahdolliseksi. Todellisuudessa "havainnointi" ei vaadi tietoista tarkkailijaa, mikä riistää kvanttivaikutuksista jonkin verran mystiikkaa. Mutta silti kvanttifysiikka on edelleen tieteen eturintamassa monien selittämättömien ilmiöiden ja niiden tulkinnan kanssa.

Ivan Boldin
Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti, tutkija, MIPT-tutkinnon suorittanut

Mikromaailman esineiden (alkuainehiukkaset, atomit, molekyylit) käyttäytyminen poikkeaa merkittävästi niiden esineiden käyttäytymisestä, joiden kanssa yleensä joudumme tekemisiin. Esimerkiksi elektroni voi lentää samanaikaisesti kahden avaruudellisesti etäisen paikan läpi tai olla samanaikaisesti usealla kiertoradalla atomissa. Näiden ilmiöiden kuvaamiseksi luotiin teoria - kvanttifysiikka. Tämän teorian mukaan hiukkaset voivat esimerkiksi tahraantua avaruudessa, mutta jos haluat määrittää, missä hiukkanen loppujen lopuksi on, niin löydät aina koko hiukkasen jostain paikasta, eli se romahtaa tahriintunut tila johonkin tiettyyn paikkaan. Toisin sanoen uskotaan, että ennen kuin mittaat hiukkasen paikan, sillä ei ole sijaintia ollenkaan, ja fysiikka voi vain ennustaa, millä todennäköisyydellä mistä paikasta hiukkanen löytyy.

Erwin Schrödinger, yksi kvanttifysiikan luojista, esitti itselleen kysymyksen: entä jos mikrohiukkasen tilan mittaustuloksesta riippuen tapahtuma tapahtuu tai ei tapahdu. Tämä voitaisiin toteuttaa esimerkiksi seuraavasti: radioaktiivinen atomi otetaan puoliintumisajalla vaikkapa tunti. Atomi voidaan laittaa läpinäkymättömään laatikkoon, laittaa sinne laite, joka atomin radioaktiivisen hajoamisen tuotteiden osuessa siihen rikkoo myrkyllisen kaasun ampullin ja laittaa kissa tähän laatikkoon. Silloin ei ulkopuolelta näe, onko atomi hajonnut vai ei, eli kvanttiteorian mukaan se rapistui samanaikaisesti eikä hajonnut, ja kissa on siis sekä elossa että kuollut. Tällainen kissa tunnettiin nimellä Schrödingerin kissa.

Saattaa tuntua yllättävältä, että kissa voi olla elossa ja kuollut yhtä aikaa, vaikka muodollisesti tässä ei ole ristiriitaa eikä tämä ole kvanttiteorian kumoaminen. Kysymyksiä voi kuitenkin syntyä esimerkiksi: kuka voi suorittaa atomin romahtamisen tahriintuneesta tilasta tiettyyn tilaan ja kuka tällaisessa yrityksessä itse siirtyy tahriintuneeseen tilaan? Miten tämä romahdusprosessi etenee? Tai miten se, joka suorittaa romahduksen, ei itse noudata kvanttifysiikan lakeja? Vielä on epäselvää, ovatko nämä kysymykset järkeviä, ja jos ovat, mitä vastauksia niihin on.

George Panin
valmistui heistä RKTU:sta. DI. Mendelejev, tutkimusosaston pääasiantuntija (markkinointitutkimus)

Kuten Heisenberg meille selitti, epävarmuusperiaatteen vuoksi kvanttimikromaailman esineiden kuvaus on luonteeltaan erilaista kuin tavallinen Newtonin makrokosmoksen objektien kuvaus. Tilakoordinaattien ja nopeuden sijaan, joita käytimme kuvaamaan esimerkiksi pallon mekaanista liikettä biljardipöydällä, kvanttimekaniikassa esineitä kuvataan ns. aaltofunktiolla. "Aallon" harja vastaa suurinta todennäköisyyttä löytää hiukkanen avaruudesta mittaushetkellä. Tällaisen aallon liikettä kuvaa Schrödingerin yhtälö, joka kertoo kuinka kvanttijärjestelmän tila muuttuu ajan myötä.

Nyt kissasta. Kaikki tietävät, että kissat rakastavat piiloutua laatikoihin (thequestion.ru). Erwin Schrödinger oli myös tietoinen. Lisäksi hän käytti tätä ominaisuutta puhtaasti pohjoismaisella raivolla kuuluisassa ajatuskokeessa. Sen ydin oli, että kissa oli lukittu laatikkoon, jossa oli helvetin kone. Kone on kytketty releen kautta kvanttijärjestelmään, esimerkiksi radioaktiivisesti hajoavaan aineeseen. Hajoamisen todennäköisyys tunnetaan ja se on 50 %. Helvettikone toimii, kun järjestelmän kvanttitila muuttuu (rapoaminen tapahtuu) ja kissa kuolee kokonaan. Jos jätämme "Kissa-laatikko-helvettikonekvantti" -järjestelmän omaksi tunniksi ja muistamme, että kvanttijärjestelmän tilaa kuvataan todennäköisyydellä, käy selväksi, että on mahdotonta saada selville, onko kissa elossa vai ei, tiettynä ajankohtana, aivan kuten ei onnistu tarkasti ennustaa kolikon putoamista päihin tai pyrstöön etukäteen. Paradoksi on hyvin yksinkertainen: kvanttijärjestelmää kuvaava aaltofunktio sekoittaa kissan kaksi tilaa - se on elossa ja kuollut yhtä aikaa, aivan kuten sitoutunut elektroni voi yhtä suurella todennäköisyydellä sijaita missä tahansa avaruudessa yhtä kaukana atomin ytimestä. Jos emme avaa laatikkoa, emme tiedä tarkalleen, millainen kissa voi. Ilman havaintoja (lukematta mittauksia) atomin ytimestä, voimme kuvata sen tilaa vain kahden tilan superpositiolla (sekoituksella): hajonneen ja hajoamattoman ytimen. Ydinriippuvainen kissa on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Kysymys kuuluu: milloin järjestelmä lakkaa olemasta kahden tilan seoksena ja valitsee yhden konkreettisen?

Kokeen Kööpenhaminalainen tulkinta kertoo, että järjestelmä lakkaa olemasta tilojen sekoitus ja valitsee niistä yhden sillä hetkellä, kun havainto tapahtuu, mikä on myös mittaus (laatikko avautuu). Toisin sanoen itse mittauksen tosiasia muuttaa fyysistä todellisuutta, mikä johtaa aaltofunktion romahtamiseen (kissa joko kuolee tai pysyy hengissä, mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus)! Ajattele sitä, kokeilu ja siihen liittyvät mittaukset muuttavat todellisuutta ympärillämme. Henkilökohtaisesti tämä tosiasia tekee aivoistani paljon vahvemmat kuin alkoholi. Myös pahamaineinen Steve Hawking suhtautuu tähän paradoksiin ankarasti ja toistaa, että kun hän kuulee Schrödingerin kissasta, hänen kätensä kurkottaa Browningia kohti. Erinomaisen teoreettisen fyysikon reaktion terävyys johtuu siitä, että hänen mielestään tarkkailijan rooli aaltofunktion romahtamisessa (johonkin kahdesta todennäköisyystilasta) on liioiteltu.

Kun professori Erwin keksi kissapetoksensa vuonna 1935, se oli tietysti näppärä tapa osoittaa kvanttimekaniikan epätäydellisyys. Itse asiassa kissa ei voi olla elossa ja kuollut yhtä aikaa. Tämän seurauksena yksi kokeen tulkinnoista oli ilmeinen ristiriita makromaailman lakien (esimerkiksi termodynamiikan toinen pääsääntö - kissa on joko elossa tai kuollut) ja mikromaailman (kissa on elossa ja kuolleena samaan aikaan).

Yllä olevaa sovelletaan käytännössä: kvanttilaskentaan ja kvanttisalaukseen. Kuituoptinen kaapeli lähettää valosignaalin, joka on kahden tilan superpositiossa. Jos hyökkääjät muodostavat yhteyden kaapeliin jossain keskellä ja tekevät siellä signaalin salakuunnellakseen lähetetyn tiedon, tämä romahtaa aaltofunktion (Kööpenhaminan tulkinnan näkökulmasta tehdään havainto) ja valo menee johonkin tiloista. Kaapelin vastaanottopään valon tilastollisten testien jälkeen voidaan 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.

Toinen viimeisin tulkinta Schrödingerin ajatuskokeesta on tarina Big Bang Theoryn Sheldon Cooperista, joka puhui Pennyn vähemmän koulutetulle naapurille. Sheldonin tarinan pointti on, että Schrödingerin kissan käsitettä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, mitä miehen ja naisen välillä tapahtuu, millainen suhde heidän välillään on: hyvä vai huono, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Siihen asti ihmissuhteet ovat sekä hyviä että huonoja. youtube.com

Olet varmasti kuullut useammin kuin kerran, että on olemassa sellainen ilmiö kuin "Schrödingerin kissa". Mutta jos et ole fyysikko, kuvittelet todennäköisesti vain etäisesti, millainen kissa se on ja miksi sitä tarvitaan.

« Shroedingerin kissa”- tämä on kuuluisan itävaltalaisen teoreettisen fyysikon Erwin Schrödingerin, joka on myös Nobel-palkinnon voittaja, kuuluisan ajatuskokeilun nimi. Tämän fiktiivisen kokeen avulla tiedemies halusi osoittaa kvanttimekaniikan epätäydellisyyden siirtymisessä subatomisista järjestelmistä makroskooppisiin järjestelmiin.

Tässä artikkelissa yritetään selittää yksinkertaisesti Schrödingerin kissa- ja kvanttimekaniikkateorian ydintä niin, että se on sellaisen henkilön saatavilla, jolla ei ole korkeampaa teknistä koulutusta. Artikkelissa esitellään myös erilaisia ​​tulkintoja kokeesta, mukaan lukien Big Bang Theory -sarjan tulkinnat.

Kokeen kuvaus

Erwin Schrödingerin alkuperäinen artikkeli julkaistiin vuonna 1935. Siinä kokeilua kuvattiin käyttämällä tai jopa personoitua:

Voit myös rakentaa tapauksia, joissa burleski riittää. Lukittakoon joku kissa teräskammioon seuraavan pirullisen koneen kanssa (jonka pitäisi olla riippumaton kissan väliintulosta): Geiger-laskurin sisällä on pieni määrä radioaktiivista materiaalia, niin pieni, että vain yksi atomi voi hajota tunti, mutta samalla todennäköisyys ei välttämättä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, mikä laskee vasaran, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion.

Jos jätämme tämän koko järjestelmän itselleen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, kunhan atomi ei hajoa. 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 eliminoida suoralla havainnolla. 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.

Toisin sanoen:

1. Siellä on laatikko ja kissa. Laatikko sisältää mekanismin, joka sisältää radioaktiivisen atomiytimen ja säiliön myrkyllistä kaasua. Kokeelliset parametrit valitaan siten, että ytimen hajoamisen todennäköisyys tunnissa on 50 %. Jos ydin hajoaa, kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee. Jos ytimen hajoamista ei tapahdu, kissa pysyy hengissä ja voi hyvin.
2. Suljemme kissan laatikkoon, odotamme tunnin ja kysymme itseltämme: onko kissa elossa vai kuollut?
3. Kvanttimekaniikka ikään kuin kertoo meille, että atomiydin (ja siten kissa) on kaikissa mahdollisissa tiloissa samanaikaisesti (katso kvantti superpositio). Ennen kuin avasimme laatikon, "kissa-ydin" -järjestelmä on tilassa "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" 50% todennäköisyydellä ja tilassa "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa" todennäköisyydellä 50 %. Osoittautuu, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut.
4. Nykyaikaisen Kööpenhaminan tulkinnan mukaan kissa on edelleen elossa / kuollut ilman välitiloja. Ja ytimen hajoamistilan valinta ei tapahdu laatikon avaamisen hetkellä, vaan jopa silloin, kun ydin tulee ilmaisimeen. Koska "kissa-detektori-ydin" -järjestelmän aaltofunktion pelkistys ei liity laatikon ihmistarkkailijaan, vaan on yhteydessä ytimen ilmaisin-tarkkailijaan.

Selitys yksinkertaisin sanoin

Kvanttimekaniikan mukaan, jos atomin ydintä ei havaita, sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja hajoamattoman ytimen - sekoituksella, joten laatikossa istuva kissa, joka personoi atomin ytimen on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Jos laatikko avataan, kokeilija näkee vain yhden tietyn tilan - "ydin on hajonnut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa".

Essence ihmiskielellä: Schrödingerin koe osoitti, että kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti sekä elossa että kuollut, mikä ei voi olla. Näin ollen kvanttimekaniikassa on merkittäviä puutteita.

Kysymys kuuluu: milloin 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 (elämän ja kuoleman välillä ei ole välitilaa), tämä on sama atomiytimen osalta. Sen on välttämättä oltava hajotettu tai hajoamaton (Wikipedia).

Video The Big Bang Theorysta

Toinen viimeisin tulkinta Schrödingerin ajatuskokeesta on tarina Big Bang Theoryn Sheldon Cooperista, joka puhui Pennyn vähemmän koulutetulle naapurille. Sheldonin tarinan pointti on, että Schrödingerin kissan käsitettä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, mitä miehen ja naisen välillä tapahtuu, millainen suhde heidän välillään on: hyvä vai huono, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Siihen asti ihmissuhteet ovat sekä hyviä että huonoja.

Alla on videopätkä tästä Big Bang Theory -dialogista Sheldonin ja Penyn välillä.

Oliko kissa vielä elossa kokeen seurauksena?

Niille, jotka eivät lukeneet artikkelia huolellisesti, mutta ovat silti huolissaan kissasta - hyviä uutisia: tietojemme mukaan älä huoli hullun itävaltalaisen fyysikon ajatuskokeen seurauksena

YKSI KISSA EI LUONNUNnut

Olemme kaikki kuulleet kuuluisasta Schrödingerin kissasta, mutta tiedämmekö, millainen kissa se todella on? Selvitetään se ja yritetään puhua kuuluisasta Schrödingerin kissasta yksinkertaisin sanoin.

Schrödingerin kissa on Erwin Schrödingerin, yhden kvanttimekaniikan perustajista, suorittama koe. Lisäksi tämä ei ole tavallinen fyysinen koe, vaan henkistä.

On myönnettävä, että Erwin Schrödinger oli erittäin mielikuvituksellinen mies.

Joten mikä meillä on kuvitteellinen perusta kokeilulle? Laatikossa on kissa. Laatikossa on myös Geiger-laskuri, jossa on hyvin pieniä määriä radioaktiivista ainetta. Aineen määrä on sellainen, että yhden atomin hajoamisen ja hajoamattomuuden todennäköisyys tunnissa on sama. Jos atomi hajoaa, käynnistyy erityinen mekanismi, joka rikkoo syaanihapon pullon ja köyhä kissa kuolee. Jos romahdusta ei tapahdu, kissa istuu edelleen hiljaa laatikossaan ja haaveilee makkaroista.

Mikä on Schrödingerin kissan ydin? Miksi edes keksiä niin surrealistinen kokemus?

Kokeen tulosten mukaan saamme tietää onko kissa elossa vai ei vasta kun avaamme laatikon. Kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti (kuten aineatomi) kahdessa tilassa yhtä aikaa - sekä elävässä että kuollessa samaan aikaan. Tämä on kuuluisa Schrödingerin kissan paradoksi.

Luonnollisesti näin ei voi olla. Erwin Schrödinger perusti tämän ajatuskokeen osoittaakseen kvanttimekaniikan epätäydellisyyden siirryttäessä subatomisista makroskooppisiin järjestelmiin.

Tässä on Schrödingerin oma muotoilu:

Voit myös rakentaa tapauksia, joissa burleski riittää. Lukitaan joku kissa teräskammioon seuraavan pirullisen koneen kanssa (jonka pitäisi olla riippumaton kissan väliintulosta): Geiger-laskurin sisällä on pieni määrä radioaktiivista ainetta - niin pieni, että vain yksi atomi voi hajota tunti, mutta samalla todennäköisyys ei välttämättä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, mikä laskee vasaran, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion.

Jos jätämme tämän koko järjestelmän itselleen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, kunhan atomi ei hajoa. 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 eliminoida suoralla havainnolla. 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.

Ehdottomasti myönteinen asia tässä kokeessa on se, että yksikään eläin ei vahingoittunut sen aikana.

Lopuksi materiaalin vahvistamiseksi suosittelemme katsomaan videon vanhasta hyvästä sarjasta "The Big Bang Theory".

Ja jos sinulla on yhtäkkiä kysymyksiä tai opettaja kysyi ongelman kvanttimekaniikasta, ota yhteyttä. Yhdessä ratkaisemme kaikki ongelmat paljon nopeammin!

Kuten Heisenberg meille selitti, epävarmuusperiaatteen vuoksi kvanttimikromaailman esineiden kuvaus on luonteeltaan erilaista kuin tavallinen Newtonin makrokosmoksen objektien kuvaus. Tilakoordinaattien ja nopeuden sijaan, joita käytimme kuvaamaan esimerkiksi pallon mekaanista liikettä biljardipöydällä, kvanttimekaniikassa esineitä kuvataan ns. aaltofunktiolla. "Aallon" harja vastaa suurinta todennäköisyyttä löytää hiukkanen avaruudesta mittaushetkellä. Tällaisen aallon liikettä kuvaa Schrödingerin yhtälö, joka kertoo kuinka kvanttijärjestelmän tila muuttuu ajan myötä.

Nyt kissasta. Kaikki tietävät, että kissat rakastavat piiloutua laatikoihin (). Erwin Schrödinger oli myös tietoinen. Lisäksi hän käytti tätä ominaisuutta puhtaasti pohjoismaisella raivolla kuuluisassa ajatuskokeessa. Sen ydin oli, että kissa oli lukittu laatikkoon, jossa oli helvetin kone. Kone on kytketty releen kautta kvanttijärjestelmään, esimerkiksi radioaktiivisesti hajoavaan aineeseen. Hajoamisen todennäköisyys tunnetaan ja se on 50 %. Helvettikone toimii, kun järjestelmän kvanttitila muuttuu (rapoaminen tapahtuu) ja kissa kuolee kokonaan. Jos jätät "Cat-box-infernal machine-quanta" -järjestelmän omakseen yhdeksi tunniksi ja muistat, että kvanttijärjestelmän tila on kuvattu todennäköisyydellä, käy selväksi, että ei todennäköisesti onnistu selvittää, onko kissa on elossa tai ei tiettynä ajankohtana, aivan kuten ei ole mahdollista ennustaa tarkasti kolikon putoamista päähän tai häntään etukäteen. Paradoksi on hyvin yksinkertainen: kvanttijärjestelmää kuvaava aaltofunktio sekoittaa kissan kaksi tilaa - se on elossa ja kuollut yhtä aikaa, aivan kuten sitoutunut elektroni voi yhtä suurella todennäköisyydellä sijaita missä tahansa avaruudessa yhtä kaukana atomin ytimestä. Jos emme avaa laatikkoa, emme tiedä tarkalleen, millainen kissa voi. Ilman havaintoja (lukematta mittauksia) atomin ytimestä, voimme kuvata sen tilaa vain kahden tilan superpositiolla (sekoituksella): hajonneen ja hajoamattoman ytimen. Ydinriippuvainen kissa on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Kysymys kuuluu: milloin järjestelmä lakkaa olemasta kahden tilan seoksena ja valitsee yhden konkreettisen?

Kokeen Kööpenhaminalainen tulkinta kertoo, että järjestelmä lakkaa olemasta tilojen sekoitus ja valitsee niistä yhden sillä hetkellä, kun havainto tapahtuu, mikä on myös mittaus (laatikko avautuu). Toisin sanoen itse mittauksen tosiasia muuttaa fyysistä todellisuutta, mikä johtaa aaltofunktion romahtamiseen (kissa joko kuolee tai pysyy hengissä, mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus)! Ajattele sitä, kokeilu ja siihen liittyvät mittaukset muuttavat todellisuutta ympärillämme. Henkilökohtaisesti tämä tosiasia tekee aivoistani paljon vahvemmat kuin alkoholi. Myös pahamaineinen Steve Hawking suhtautuu tähän paradoksiin ankarasti ja toistaa, että kun hän kuulee Schrödingerin kissasta, hänen kätensä kurkottaa Browningia kohti. Erinomaisen teoreettisen fyysikon reaktion terävyys johtuu siitä, että hänen mielestään tarkkailijan rooli aaltofunktion romahtamisessa (johonkin kahdesta todennäköisyystilasta) on liioiteltu.

Kun professori Erwin keksi kissapetoksensa vuonna 1935, se oli tietysti näppärä tapa osoittaa kvanttimekaniikan epätäydellisyys. Itse asiassa kissa ei voi olla elossa ja kuollut yhtä aikaa. Tämän seurauksena yksi kokeen tulkinnoista oli ilmeinen ristiriita makromaailman lakien (esimerkiksi termodynamiikan toinen pääsääntö - kissa on joko elossa tai kuollut) ja mikromaailman (kissa on elossa ja kuolleena samaan aikaan).

Yllä olevaa sovelletaan käytännössä: kvanttilaskentaan ja kvanttisalaukseen. Kuituoptinen kaapeli lähettää valosignaalin, joka on kahden tilan superpositiossa. Jos hyökkääjät muodostavat yhteyden kaapeliin jossain keskellä ja tekevät siellä signaalin salakuunnellakseen lähetetyn tiedon, tämä romahtaa aaltofunktion (Kööpenhaminan tulkinnan näkökulmasta tehdään havainto) ja valo menee johonkin tiloista. Kaapelin vastaanottopään valon tilastollisten testien jälkeen voidaan 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.

Toinen viimeisin tulkinta Schrödingerin ajatuskokeesta on tarina Big Bang Theoryn Sheldon Cooperista, joka puhui Pennyn vähemmän koulutetulle naapurille. Sheldonin tarinan pointti on, että Schrödingerin kissan käsitettä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, mitä miehen ja naisen välillä tapahtuu, millainen suhde heidän välillään on: hyvä vai huono, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Siihen asti ihmissuhteet ovat sekä hyviä että huonoja.