श्रोडिंगर की बिल्ली एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग है। यह भौतिकी में प्रसिद्ध नोबेल पुरस्कार विजेता - ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक इरविन रुडोल्फ जोसेफ अलेक्जेंडर श्रोडिंगर द्वारा रखा गया था।

प्रयोग का सार इस प्रकार था। एक बिल्ली को एक बंद कक्ष (बॉक्स) में रखा गया था। बॉक्स एक तंत्र से लैस है जिसमें एक रेडियोधर्मी कोर और जहरीली गैस होती है। मापदंडों को चुना जाता है ताकि एक घंटे में परमाणु क्षय की संभावना ठीक पचास प्रतिशत हो। यदि कोर विघटित हो जाता है, तो तंत्र क्रिया में आ जाएगा और जहरीली गैस वाला एक कंटेनर खुल जाएगा। इसलिए, श्रोडिंगर की बिल्ली मर जाएगी।

नियमों के अनुसार, यदि आप नाभिक का निरीक्षण नहीं करते हैं, तो इसकी अवस्थाओं का वर्णन दो मुख्य अवस्थाओं के अनुसार किया जाएगा - क्षय का नाभिक और क्षय नहीं। और यहां एक विरोधाभास पैदा होता है: श्रोडिंगर की बिल्ली, जो एक बॉक्स में बैठती है, एक ही समय में मृत और जीवित दोनों हो सकती है। लेकिन यदि बॉक्स खोला जाता है, तो प्रयोगकर्ता को केवल एक विशिष्ट अवस्था दिखाई देगी। या तो "नाभिक विघटित हो गया है और बिल्ली मर चुकी है" या "नाभिक विघटित नहीं हुआ है और श्रोडिंगर की बिल्ली जीवित है"।

तार्किक रूप से, हमारे पास दो आउटपुट में से एक होगा: या तो एक जीवित बिल्ली या एक मृत। लेकिन क्षमता में जानवर एक ही बार में दोनों अवस्थाओं में है। इस प्रकार श्रोडिंगर ने क्वांटम यांत्रिकी की सीमाओं के बारे में अपनी राय साबित करने की कोशिश की।

कोपेनहेगन व्याख्या और विशेष रूप से इस प्रयोग के अनुसार, एक बिल्ली अपने संभावित चरणों (मृत-जीवित) में से एक में इन गुणों को तभी प्राप्त करती है जब बाहरी पर्यवेक्षक प्रक्रिया में हस्तक्षेप करता है। लेकिन जब तक यह पर्यवेक्षक मौजूद नहीं है (इसका मतलब है कि एक विशिष्ट व्यक्ति की उपस्थिति जिसमें दृष्टि और चेतना की स्पष्टता के गुण हैं), बिल्ली "जीवन और मृत्यु के बीच" सीमित होगी।

एक बिल्ली के अपने आप चलने के बारे में प्रसिद्ध प्राचीन दृष्टांत इस प्रयोग के संदर्भ में नए, दिलचस्प रंगों को प्राप्त करता है।

एवरेट के अनुसार, जो शास्त्रीय कोपेनहेगन एक से स्पष्ट रूप से भिन्न है, अवलोकन की प्रक्रिया को कुछ खास नहीं माना जाता है। दोनों कहते हैं कि इस व्याख्या में श्रोडिंगर की बिल्ली मौजूद हो सकती है। लेकिन वे एक दूसरे के साथ छेड़छाड़ करते हैं। इसका मतलब है कि बाहरी दुनिया के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप इन राज्यों की एकता का ठीक से उल्लंघन होगा। यह प्रेक्षक है जो बॉक्स खोलता है और बिल्ली की स्थिति में कलह लाता है।

एक राय है कि इस मामले में निर्णायक शब्द श्रोडिंगर की बिल्ली जैसे प्राणी पर छोड़ दिया जाना चाहिए। इस मत का अर्थ इस तथ्य की स्वीकृति है कि पूरे दिए गए प्रयोग में केवल पशु ही पूर्ण रूप से सक्षम पर्यवेक्षक है। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों मैक्स टेगमार्क, ब्रूनो मार्शल और हंस मोरावेन ने उपरोक्त प्रयोग का एक संशोधन प्रस्तुत किया, जहां मुख्य दृष्टिकोण बिल्ली की राय है। इस मामले में, श्रोडिंगर की बिल्ली निस्संदेह जीवित रहती है, क्योंकि केवल जीवित बिल्ली ही परिणामों का निरीक्षण कर सकती है। लेकिन वैज्ञानिक नदव काट्ज ने अपने परिणाम प्रकाशित किए, जिसमें वे अपनी अवस्था बदलने के बाद कण की स्थिति को "वापस" करने में सक्षम थे। इस प्रकार, बिल्ली के बचने की संभावना काफी बढ़ जाती है।

यूरी गोर्डीव
प्रोग्रामर, गेम डेवलपर, डिजाइनर, कलाकार

"श्रोडिंगर की बिल्ली" क्वांटम भौतिकी के अग्रदूतों में से एक द्वारा प्रस्तावित एक विचार प्रयोग है, यह दिखाने के लिए कि मैक्रोस्कोपिक सिस्टम पर लागू होने पर क्वांटम प्रभाव कितना अजीब लगता है।

मैं वास्तव में सरल शब्दों में समझाने की कोशिश करूंगा: भौतिकी के सज्जनों, सटीक मत बनो। वाक्यांश "मोटे तौर पर बोलना" प्रत्येक वाक्य से पहले आगे निहित है।

बहुत छोटे पैमाने पर, दुनिया उन चीजों से बनी है जो बहुत ही असामान्य तरीके से व्यवहार करती हैं। ऐसी वस्तुओं की सबसे अजीब विशेषताओं में से एक एक ही समय में दो परस्पर अनन्य अवस्थाओं में होने की क्षमता है।

एक सहज ज्ञान युक्त दृष्टिकोण से और भी अधिक असामान्य है (कोई भी कहेगा, डरावना) यह है कि उद्देश्यपूर्ण अवलोकन का कार्य इस अनिश्चितता को समाप्त करता है, और एक वस्तु जो एक ही समय में दो विरोधाभासी राज्यों में रही है, पर्यवेक्षक के सामने प्रकट होती है उनमें से केवल एक, जैसे कि कुछ भी नहीं हुआ, पक्ष की ओर देखता है और मासूमियत से सीटी बजाता है।

उप-परमाणु स्तर पर, हर कोई लंबे समय से इन हरकतों का आदी रहा है। एक गणितीय उपकरण है जो इन प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, और उनके बारे में ज्ञान ने विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों को पाया है: उदाहरण के लिए, कंप्यूटर और क्रिप्टोग्राफी में।

मैक्रोस्कोपिक स्तर पर, ये प्रभाव नहीं देखे जाते हैं: हमारे परिचित वस्तुएं हमेशा एक विशिष्ट स्थिति में होती हैं।

और अब एक सोचा प्रयोग। हम एक बिल्ली लेते हैं और उसे एक बॉक्स में डालते हैं। हम वहां जहरीली गैस के साथ एक फ्लास्क, एक रेडियोधर्मी परमाणु और एक गीजर काउंटर भी रखते हैं। एक रेडियोधर्मी परमाणु किसी भी समय क्षय हो सकता है या नहीं भी हो सकता है। यदि यह सड़ जाता है, तो काउंटर विकिरण का पता लगाएगा, एक साधारण तंत्र गैस से फ्लास्क को तोड़ देगा, और हमारी बिल्ली मर जाएगी। यदि नहीं, तो बिल्ली जीवित रहेगी।

हम बॉक्स को बंद कर देते हैं। इस बिंदु से, क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, हमारा परमाणु अनिश्चितता की स्थिति में है - यह 50% की संभावना के साथ क्षय हुआ और 50% की संभावना के साथ क्षय नहीं हुआ। इससे पहले कि हम बॉक्स खोलें और अंदर देखें (अवलोकन करें), यह एक ही बार में दोनों अवस्थाओं में होगा। और चूंकि एक बिल्ली का भाग्य सीधे इस परमाणु की स्थिति पर निर्भर करता है, यह पता चला है कि बिल्ली भी एक ही समय में सचमुच जीवित और मृत है ("... एक जीवित और मृत बिल्ली को सूंघना (अभिव्यक्ति के लिए खेद है) समान अनुपात ..." - प्रयोग के लेखक लिखते हैं)। इस प्रकार क्वांटम सिद्धांत इस स्थिति का वर्णन करेगा।

श्रोडिंगर ने शायद ही अनुमान लगाया था कि उनके विचार से क्या हलचल होगी। बेशक, प्रयोग ही, यहां तक ​​​​कि मूल में भी, अत्यंत अशिष्टता से और वैज्ञानिक सटीकता के ढोंग के बिना वर्णित किया गया है: लेखक अपने सहयोगियों को यह विचार बताना चाहता था कि सिद्धांत को "अवलोकन" जैसी प्रक्रियाओं की स्पष्ट परिभाषाओं के साथ पूरक करने की आवश्यकता है। अपने अधिकार क्षेत्र से बक्सों में बिल्लियों के साथ परिदृश्यों को बाहर करने के लिए।

एक बिल्ली के विचार का उपयोग ईश्वर के अस्तित्व को एक सुपरमाइंड के रूप में "साबित" करने के लिए भी किया गया था, जो इसके निरंतर अवलोकन से हमारे अस्तित्व को संभव बनाता है। वास्तव में, "अवलोकन" के लिए एक सचेत पर्यवेक्षक की आवश्यकता नहीं होती है, जो कुछ रहस्यवाद के क्वांटम प्रभावों से वंचित करता है। लेकिन फिर भी, क्वांटम भौतिकी आज भी कई अस्पष्टीकृत घटनाओं और उनकी व्याख्याओं के साथ विज्ञान के सामने बनी हुई है।

इवान बोल्डिन
भौतिक और गणितीय विज्ञान के उम्मीदवार, शोधकर्ता, एमआईपीटी स्नातक

सूक्ष्म जगत (प्राथमिक कण, परमाणु, अणु) में वस्तुओं का व्यवहार उन वस्तुओं के व्यवहार से काफी भिन्न होता है जिनसे हमें आमतौर पर निपटना पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन एक साथ दो स्थानिक रूप से दूर के स्थानों से उड़ सकता है या एक परमाणु में एक साथ कई कक्षाओं में हो सकता है। इन घटनाओं का वर्णन करने के लिए, एक सिद्धांत बनाया गया था - क्वांटम भौतिकी। इस सिद्धांत के अनुसार, उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में कणों को स्मियर किया जा सकता है, लेकिन यदि आप यह निर्धारित करना चाहते हैं कि कण आखिर कहाँ है, तो आप हमेशा पूरे कण को ​​किसी न किसी स्थान पर पाएंगे, अर्थात यह अपने से ढह जाएगा किसी विशिष्ट स्थान पर लिप्त अवस्था। अर्थात्, यह माना जाता है कि जब तक आप किसी कण की स्थिति को मापते हैं, तब तक उसकी कोई स्थिति नहीं होती है, और भौतिकी केवल यह अनुमान लगा सकती है कि आपको किस स्थान पर कण मिल सकता है।

क्वांटम भौतिकी के रचनाकारों में से एक, इरविन श्रोडिंगर ने खुद से सवाल पूछा: क्या होगा यदि, एक माइक्रोपार्टिकल की स्थिति को मापने के परिणाम के आधार पर, एक घटना होती है या नहीं होती है। उदाहरण के लिए, इसे निम्नानुसार कार्यान्वित किया जा सकता है: एक रेडियोधर्मी परमाणु को आधे जीवन के साथ लिया जाता है, मान लीजिए, एक घंटा। एक परमाणु को एक अपारदर्शी बॉक्स में रखा जा सकता है, वहां एक उपकरण लगाया जा सकता है, जब परमाणु के रेडियोधर्मी क्षय के उत्पाद उस पर टकराते हैं, जहरीली गैस के साथ एक शीशी को तोड़ते हैं, और इस बॉक्स में एक बिल्ली डालते हैं। तब आप बाहर से नहीं देख पाएंगे कि परमाणु का क्षय हुआ है या नहीं, यानी क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, यह एक साथ क्षय हुआ और क्षय नहीं हुआ, और इसलिए बिल्ली जीवित और मृत दोनों है। ऐसी बिल्ली को श्रोडिंगर की बिल्ली के रूप में जाना जाने लगा।

यह आश्चर्यजनक लग सकता है कि एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत हो सकती है, हालांकि औपचारिक रूप से यहां कोई विरोधाभास नहीं है और यह क्वांटम सिद्धांत का खंडन नहीं है। हालाँकि, प्रश्न उठ सकते हैं, उदाहरण के लिए: कौन एक परमाणु को एक स्मीयर अवस्था से एक निश्चित अवस्था में ले जा सकता है, और कौन इस तरह के प्रयास में स्वयं एक स्मीयर अवस्था में जाता है? यह पतन प्रक्रिया कैसे आगे बढ़ती है? या ऐसा कैसे है कि जो पतन करता है वह स्वयं क्वांटम भौतिकी के नियमों का पालन नहीं करता है? क्या ये प्रश्न समझ में आते हैं, और यदि हां, तो उनके उत्तर क्या हैं, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है।

जॉर्ज पैनिन
उन्हें आरकेएचटीयू से स्नातक किया। डि मेंडेलीव, अनुसंधान विभाग के मुख्य विशेषज्ञ (विपणन अनुसंधान)

जैसा कि हाइजेनबर्ग ने हमें समझाया, अनिश्चितता के सिद्धांत के कारण, क्वांटम माइक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं का विवरण न्यूटनियन मैक्रोकोसम में वस्तुओं के सामान्य विवरण की तुलना में एक अलग प्रकृति का है। स्थानिक निर्देशांक और गति के बजाय, जिसका उपयोग हम यांत्रिक गति का वर्णन करने के लिए करते थे, उदाहरण के लिए, बिलियर्ड टेबल पर एक गेंद, क्वांटम यांत्रिकी में, वस्तुओं को तथाकथित तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है। "लहर" की शिखा माप के समय अंतरिक्ष में एक कण खोजने की अधिकतम संभावना से मेल खाती है। इस तरह की लहर की गति का वर्णन श्रोडिंगर समीकरण द्वारा किया जाता है, जो हमें बताता है कि समय के साथ क्वांटम सिस्टम की स्थिति कैसे बदलती है।

अब बिल्ली के बारे में। हर कोई जानता है कि बिल्लियाँ बक्सों में छिपना पसंद करती हैं (thequestion.ru)। इरविन श्रोडिंगर भी जागरूक थे। इसके अलावा, विशुद्ध रूप से नॉर्डिक हैवानियत के साथ, उन्होंने एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग में इस सुविधा का उपयोग किया। इसका सार यह था कि एक बिल्ली को एक राक्षसी मशीन के साथ एक बॉक्स में बंद कर दिया गया था। मशीन एक रिले के माध्यम से क्वांटम सिस्टम से जुड़ी होती है, उदाहरण के लिए, एक रेडियोधर्मी क्षयकारी पदार्थ। क्षय की संभावना ज्ञात है और 50% है। राक्षसी मशीन तब काम करती है जब सिस्टम की क्वांटम स्थिति बदल जाती है (क्षय होता है) और बिल्ली पूरी तरह से मर जाती है। यदि हम "कैट-बॉक्स-इनफर्नल मशीन-क्वांटा" प्रणाली को एक घंटे के लिए छोड़ दें और याद रखें कि क्वांटम सिस्टम की स्थिति को संभाव्यता के संदर्भ में वर्णित किया गया है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि यह पता लगाना असंभव है कि बिल्ली है या नहीं जीवित है या नहीं, निश्चित रूप से, निश्चित रूप से। ठीक उसी तरह जैसे सिर या पूंछ पर एक सिक्के के गिरने की भविष्यवाणी करना पहले से ही सही नहीं होगा। विरोधाभास बहुत सरल है: क्वांटम सिस्टम का वर्णन करने वाला तरंग कार्य एक बिल्ली के दो राज्यों को मिलाता है - यह एक ही समय में जीवित और मृत होता है, जैसे समान संभावना वाले एक बाध्य इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक से समान दूरी पर अंतरिक्ष में कहीं भी स्थित हो सकते हैं। अगर हम बॉक्स नहीं खोलते हैं, तो हम नहीं जानते कि बिल्ली कैसी है। परमाणु नाभिक पर अवलोकन (माप पढ़ें) किए बिना, हम केवल दो राज्यों के एक सुपरपोजिशन (मिश्रण) द्वारा इसकी स्थिति का वर्णन कर सकते हैं: एक क्षय और गैर-क्षय नाभिक। एक परमाणु-आदी बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों होती है। सवाल यह है: दो राज्यों के मिश्रण के रूप में एक प्रणाली का अस्तित्व कब समाप्त होता है और एक ठोस को चुनता है?

प्रयोग की कोपेनहेगन व्याख्या हमें बताती है कि सिस्टम राज्यों का मिश्रण नहीं रह जाता है और उनमें से एक को उस समय चुनता है जब कोई अवलोकन होता है, जो एक माप भी है (बॉक्स खुलता है)। यही है, माप का तथ्य भौतिक वास्तविकता को बदल देता है, जिससे तरंग कार्य का पतन हो जाता है (बिल्ली या तो मृत हो जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाती है)! इसके बारे में सोचें, प्रयोग और इसके साथ होने वाले माप हमारे आसपास की वास्तविकता को बदल देते हैं। निजी तौर पर, यह तथ्य मेरे दिमाग को शराब से ज्यादा मजबूत बनाता है। कुख्यात स्टीव हॉकिंग भी इस विरोधाभास को कठिन मानते हैं, दोहराते हुए कि जब वह श्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में सुनते हैं, तो उनका हाथ ब्राउनिंग के लिए पहुंच जाता है। उत्कृष्ट सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी की प्रतिक्रिया की तीक्ष्णता इस तथ्य के कारण है कि, उनकी राय में, तरंग फ़ंक्शन के पतन में पर्यवेक्षक की भूमिका (इसे दो संभाव्यता में से एक में गिरना) राज्यों में बहुत अतिरंजित है।

बेशक, जब 1935 में प्रोफेसर इरविन ने अपनी बिल्ली-धोखाधड़ी की कल्पना की, तो यह क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता को दिखाने का एक चतुर तरीका था। दरअसल, एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत नहीं हो सकती है। नतीजतन, प्रयोग की व्याख्याओं में से एक मैक्रो-वर्ल्ड के नियमों के बीच स्पष्ट विरोधाभास था (उदाहरण के लिए, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम - एक बिल्ली या तो जीवित या मृत है) और सूक्ष्म दुनिया (एक बिल्ली है एक ही समय में जीवित और मृत)।

उपरोक्त व्यवहार में लागू होता है: क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में। एक फाइबर-ऑप्टिक केबल एक प्रकाश संकेत भेजता है जो दो राज्यों के सुपरपोजिशन में होता है। यदि हमलावर बीच में कहीं केबल से जुड़ते हैं और प्रेषित जानकारी पर छिपकर बात करने के लिए वहां एक सिग्नल टैप करते हैं, तो यह वेव फंक्शन को ध्वस्त कर देगा (कोपेनहेगन व्याख्या के दृष्टिकोण से, एक अवलोकन किया जाएगा) और प्रकाश किसी एक राज्य में जाएगा। केबल के प्राप्त करने वाले छोर पर प्रकाश के सांख्यिकीय परीक्षण करने के बाद, यह पता लगाना संभव होगा कि क्या प्रकाश राज्यों के एक सुपरपोजिशन में है या क्या यह पहले ही देखा जा चुका है और किसी अन्य बिंदु पर प्रसारित किया जा चुका है। इससे संचार के ऐसे साधन बनाना संभव हो जाता है जो अगोचर सिग्नल इंटरसेप्शन और ईव्सड्रॉपिंग को बाहर करते हैं।

श्रोडिंगर के विचार प्रयोग की एक और सबसे हालिया व्याख्या बिग बैंग थ्योरी के शेल्डन कूपर की कहानी है, जिसने पेनी के कम शिक्षित पड़ोसी से बात की थी। शेल्डन की कहानी का सार यह है कि श्रोडिंगर की बिल्ली की अवधारणा को लोगों के बीच संबंधों पर लागू किया जा सकता है। एक पुरुष और एक महिला के बीच क्या हो रहा है, यह समझने के लिए कि उनके बीच किस तरह का रिश्ता है: अच्छा या बुरा, आपको बस बॉक्स खोलने की जरूरत है। तब तक रिश्ते अच्छे भी होते हैं और बुरे भी। youtube.com

निश्चित रूप से आपने एक से अधिक बार सुना होगा कि "श्रोडिंगर की बिल्ली" जैसी घटना होती है। लेकिन अगर आप भौतिक विज्ञानी नहीं हैं, तो, सबसे अधिक संभावना है, आप केवल दूर से ही कल्पना करते हैं कि यह किस तरह की बिल्ली है और इसकी आवश्यकता क्यों है।

« श्रोडिंगर की बिल्ली"- यह प्रसिद्ध ऑस्ट्रियाई सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी इरविन श्रोडिंगर के प्रसिद्ध विचार प्रयोग का नाम है, जो नोबेल पुरस्कार विजेता भी हैं। इस काल्पनिक प्रयोग की मदद से वैज्ञानिक उप-परमाणु प्रणालियों से मैक्रोस्कोपिक प्रणालियों में संक्रमण में क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता को दिखाना चाहते थे।

इस लेख में, श्रोडिंगर के बिल्ली और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत के सार को सरल शब्दों में समझाने का प्रयास किया गया है, ताकि यह उस व्यक्ति के लिए सुलभ हो, जिसके पास उच्च तकनीकी शिक्षा नहीं है। लेख में प्रयोग की विभिन्न व्याख्याएं भी प्रस्तुत की जाएंगी, जिनमें बिग बैंग थ्योरी श्रृंखला की व्याख्याएं भी शामिल हैं।

प्रयोग का विवरण

इरविन श्रोडिंगर का मूल लेख 1935 में प्रकाशित हुआ था। इसमें, प्रयोग का वर्णन किया गया था या यहां तक ​​​​कि इसका इस्तेमाल किया गया था:

आप उन मामलों का निर्माण भी कर सकते हैं जिनमें burlesque पर्याप्त है। निम्नलिखित शैतानी मशीन (जो बिल्ली के हस्तक्षेप से स्वतंत्र होनी चाहिए) के साथ कुछ बिल्ली को स्टील के कक्ष में बंद कर दें: गीजर काउंटर के अंदर रेडियोधर्मी सामग्री की एक छोटी मात्रा है, इतना छोटा कि केवल एक परमाणु क्षय हो सकता है एक घंटा, लेकिन उसी के साथ संभावना अलग नहीं हो सकती है; यदि ऐसा होता है, तो रीडिंग ट्यूब डिस्चार्ज हो जाती है और एक रिले सक्रिय हो जाता है, जिससे हथौड़े को नीचे किया जाता है, जो हाइड्रोसायनिक एसिड के शंकु को तोड़ देता है।

यदि हम इस पूरे तंत्र को एक घंटे के लिए अपने ऊपर छोड़ दें तो हम कह सकते हैं कि बिल्ली इस समय के बाद जीवित रहेगी, जब तक कि परमाणु का क्षय न हो जाए। एक परमाणु के पहले क्षय ने बिल्ली को जहर दिया होगा। पूरे सिस्टम का साई-फ़ंक्शन इसे अपने आप में मिलाकर या जीवित और मृत बिल्ली (अभिव्यक्ति को क्षमा करें) को समान अनुपात में मिलाकर व्यक्त करेगा। ऐसे मामलों में विशिष्ट यह है कि अनिश्चितता, मूल रूप से परमाणु दुनिया तक सीमित है, एक मैक्रोस्कोपिक अनिश्चितता में बदल जाती है जिसे प्रत्यक्ष अवलोकन द्वारा समाप्त किया जा सकता है। यह हमें "धुंधला मॉडल" को वास्तविकता को प्रतिबिंबित करने के रूप में स्वीकार करने से रोकता है। अपने आप में, इसका अर्थ अस्पष्ट या विरोधाभासी कुछ भी नहीं है। फ़ज़ी या आउट-ऑफ़-फ़ोकस फ़ोटो और क्लाउड या फ़ॉग शॉट में अंतर होता है।

दूसरे शब्दों में:

1. एक बॉक्स और एक बिल्ली है। बॉक्स में एक तंत्र होता है जिसमें एक रेडियोधर्मी परमाणु नाभिक और जहरीली गैस का एक कंटेनर होता है। प्रयोगात्मक मापदंडों को चुना जाता है ताकि 1 घंटे में परमाणु क्षय की संभावना 50% हो। यदि कोर विघटित हो जाता है, तो गैस कंटेनर खुल जाता है और बिल्ली मर जाती है। यदि केंद्रक का विघटन नहीं होता है, तो बिल्ली जीवित और स्वस्थ रहती है।
2. हम बिल्ली को एक बॉक्स में बंद करते हैं, एक घंटे प्रतीक्षा करते हैं और खुद से पूछते हैं: क्या बिल्ली जीवित है या मर गई है?
3. क्वांटम यांत्रिकी, जैसा कि यह था, हमें बताता है कि परमाणु नाभिक (और इसलिए बिल्ली) एक ही समय में सभी संभावित अवस्थाओं में है (क्वांटम सुपरपोजिशन देखें)। इससे पहले कि हम बॉक्स खोलते, "कैट-कोर" प्रणाली 50% की संभावना के साथ "कोर खराब हो गई है, बिल्ली मर चुकी है" और राज्य में "नाभिक क्षय नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है" 50% की संभावना के साथ। यह पता चला है कि बॉक्स में बैठी बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों है।
4. आधुनिक कोपेनहेगन व्याख्या के अनुसार, बिल्ली बिना किसी मध्यवर्ती अवस्था के अभी भी जीवित/मृत है। और नाभिक की क्षय अवस्था का चुनाव बॉक्स को खोलने के क्षण में नहीं होता है, बल्कि तब भी होता है जब नाभिक डिटेक्टर में प्रवेश करता है। क्योंकि "कैट-डिटेक्टर-न्यूक्लियस" सिस्टम के वेव फंक्शन की कमी बॉक्स के मानव पर्यवेक्षक से जुड़ी नहीं है, बल्कि न्यूक्लियस के डिटेक्टर-ऑब्जर्वर से जुड़ी है।

सरल शब्दों में व्याख्या

क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, यदि किसी परमाणु के नाभिक का अवलोकन नहीं किया जाता है, तो उसकी अवस्था का वर्णन दो अवस्थाओं के मिश्रण द्वारा किया जाता है - एक क्षयित नाभिक और एक अखंडित नाभिक, इसलिए, एक बिल्ली एक बॉक्स में बैठी है और एक परमाणु के नाभिक का प्रतिनिधित्व करती है एक ही समय में जीवित और मृत दोनों है। यदि बॉक्स खोला जाता है, तो प्रयोगकर्ता केवल एक विशिष्ट अवस्था देख सकता है - "नाभिक विघटित हो गया है, बिल्ली मर चुकी है" या "नाभिक विघटित नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है।"

मानव भाषा में सार: श्रोडिंगर के प्रयोग से पता चला कि, क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों होती है, जो नहीं हो सकती। नतीजतन, क्वांटम यांत्रिकी में महत्वपूर्ण खामियां हैं।

सवाल यह है: दो राज्यों के मिश्रण के रूप में एक प्रणाली का अस्तित्व कब समाप्त होता है और एक ठोस को चुनता है? प्रयोग का उद्देश्य यह दिखाना है कि क्वांटम यांत्रिकी कुछ नियमों के बिना अधूरा है जो निर्दिष्ट करते हैं कि किन परिस्थितियों में तरंग कार्य ढह जाता है, और बिल्ली या तो मृत हो जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाता है। चूंकि यह स्पष्ट है कि बिल्ली को जीवित या मृत होना चाहिए (जीवन और मृत्यु के बीच कोई मध्यवर्ती स्थिति नहीं है), यह परमाणु नाभिक के लिए समान होगा। यह आवश्यक रूप से या तो टूटा हुआ होना चाहिए या टूटा नहीं जाना चाहिए (विकिपीडिया)।

बिग बैंग थ्योरी से वीडियो

श्रोडिंगर के विचार प्रयोग की एक और सबसे हालिया व्याख्या बिग बैंग थ्योरी के शेल्डन कूपर की कहानी है, जिसने पेनी के कम शिक्षित पड़ोसी से बात की थी। शेल्डन की कहानी का सार यह है कि श्रोडिंगर की बिल्ली की अवधारणा को लोगों के बीच संबंधों पर लागू किया जा सकता है। एक पुरुष और एक महिला के बीच क्या हो रहा है, यह समझने के लिए कि उनके बीच किस तरह का रिश्ता है: अच्छा या बुरा, आपको बस बॉक्स खोलने की जरूरत है। तब तक रिश्ते अच्छे भी होते हैं और बुरे भी।

शेल्डन और पेनी के बीच इस बिग बैंग थ्योरी संवाद की एक वीडियो क्लिप नीचे है।

क्या प्रयोग के परिणामस्वरूप बिल्ली अभी भी जीवित थी?

उन लोगों के लिए जिन्होंने लेख को ध्यान से नहीं पढ़ा, लेकिन फिर भी बिल्ली के बारे में चिंता करते हैं - अच्छी खबर: चिंता न करें, हमारे आंकड़ों के अनुसार, एक पागल ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी द्वारा एक विचार प्रयोग के परिणामस्वरूप

एक भी बिल्ली घायल नहीं हुई

हम सभी ने प्रसिद्ध श्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में सुना है, लेकिन क्या हम जानते हैं कि यह वास्तव में किस तरह की बिल्ली है? आइए इसे समझें और सरल शब्दों में प्रसिद्ध श्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में बात करने का प्रयास करें।

श्रोडिंगर की बिल्ली इरविन श्रोडिंगर द्वारा किया गया एक प्रयोग है, जो क्वांटम यांत्रिकी के संस्थापक पिता में से एक है। इसके अलावा, यह कोई साधारण शारीरिक प्रयोग नहीं है, बल्कि मानसिक.

यह स्वीकार किया जाना चाहिए कि इरविन श्रोडिंगर एक बहुत ही कल्पनाशील व्यक्ति थे।

तो, प्रयोग के लिए एक काल्पनिक आधार के रूप में हमारे पास क्या है? एक बॉक्स में एक बिल्ली रखी गई है। बॉक्स में कुछ बहुत कम मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री के साथ एक गीजर काउंटर भी होता है। पदार्थ की मात्रा इतनी है कि एक घंटे के भीतर एक परमाणु के क्षय और गैर-क्षय की संभावना समान है। यदि परमाणु सड़ जाता है, तो एक विशेष तंत्र शुरू हो जाएगा जो फ्लास्क को हाइड्रोसायनिक एसिड से तोड़ देगा, और गरीब बिल्ली मर जाएगी। यदि पतन नहीं होता है, तो बिल्ली अपने बॉक्स में चुपचाप बैठना और सॉसेज का सपना देखना जारी रखेगी।

श्रोडिंगर की बिल्ली का सार क्या है? इस तरह के एक असली अनुभव के साथ भी क्यों आते हैं?

प्रयोग के परिणामों के अनुसार, हमें पता चलेगा कि बिल्ली जीवित है या नहीं, जब हम बॉक्स खोलेंगे। क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, एक बिल्ली एक साथ (पदार्थ के परमाणु की तरह) एक ही समय में दो अवस्थाओं में होती है - एक ही समय में जीवित और मृत दोनों। यह श्रोडिंगर की बिल्ली का प्रसिद्ध विरोधाभास है।

स्वाभाविक रूप से, यह नहीं हो सकता। इरविन श्रोडिंगर ने उप-परमाणु से मैक्रोस्कोपिक सिस्टम में जाने पर क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता दिखाने के लिए इस विचार प्रयोग की स्थापना की।

यहाँ श्रोडिंगर का अपना सूत्रीकरण है:

आप उन मामलों का निर्माण भी कर सकते हैं जिनमें burlesque पर्याप्त है। निम्नलिखित शैतानी मशीन (जो बिल्ली के हस्तक्षेप से स्वतंत्र होनी चाहिए) के साथ कुछ बिल्ली को स्टील के कक्ष में बंद कर दें: गीजर काउंटर के अंदर रेडियोधर्मी सामग्री की एक छोटी मात्रा है - इतना छोटा कि केवल एक परमाणु क्षय हो सकता है घंटे, लेकिन उसी के साथ संभावना अलग नहीं हो सकती है; यदि ऐसा होता है, तो रीडिंग ट्यूब डिस्चार्ज हो जाती है और एक रिले सक्रिय हो जाता है, जिससे हथौड़े को नीचे किया जाता है, जो हाइड्रोसायनिक एसिड के शंकु को तोड़ देता है।

यदि हम इस पूरे तंत्र को एक घंटे के लिए अपने ऊपर छोड़ दें तो हम कह सकते हैं कि बिल्ली इस समय के बाद जीवित रहेगी, जब तक कि परमाणु का क्षय न हो जाए। एक परमाणु के पहले क्षय ने बिल्ली को जहर दिया होगा। पूरे सिस्टम का साई-फ़ंक्शन इसे अपने आप में मिलाकर या जीवित और मृत बिल्ली (अभिव्यक्ति को क्षमा करें) को समान अनुपात में मिलाकर व्यक्त करेगा। ऐसे मामलों में विशिष्ट यह है कि अनिश्चितता, मूल रूप से परमाणु दुनिया तक सीमित है, एक मैक्रोस्कोपिक अनिश्चितता में बदल जाती है जिसे प्रत्यक्ष अवलोकन द्वारा समाप्त किया जा सकता है। यह हमें "धुंधला मॉडल" को वास्तविकता को प्रतिबिंबित करने के रूप में स्वीकार करने से रोकता है। अपने आप में, इसका अर्थ अस्पष्ट या विरोधाभासी कुछ भी नहीं है। फ़ज़ी या आउट-ऑफ़-फ़ोकस फ़ोटो और क्लाउड या फ़ॉग शॉट में अंतर होता है।

इस प्रयोग में एक निश्चित रूप से सकारात्मक बात यह है कि इसके दौरान एक भी जानवर को नुकसान नहीं पहुंचा।

अंत में, सामग्री को समेकित करने के लिए, हमारा सुझाव है कि आप अच्छी पुरानी श्रृंखला "द बिग बैंग थ्योरी" से एक वीडियो देखें।

और अगर आपके पास अचानक कोई प्रश्न है या शिक्षक ने क्वांटम यांत्रिकी पर कोई समस्या पूछी है, तो कृपया संपर्क करें। हम सब मिलकर सभी मुद्दों को बहुत तेजी से हल करेंगे!

जैसा कि हाइजेनबर्ग ने हमें समझाया, अनिश्चितता के सिद्धांत के कारण, क्वांटम माइक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं का विवरण न्यूटनियन मैक्रोकोसम में वस्तुओं के सामान्य विवरण की तुलना में एक अलग प्रकृति का है। स्थानिक निर्देशांक और गति के बजाय, जिसका उपयोग हम यांत्रिक गति का वर्णन करने के लिए करते थे, उदाहरण के लिए, बिलियर्ड टेबल पर एक गेंद, क्वांटम यांत्रिकी में, वस्तुओं को तथाकथित तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है। "लहर" की शिखा माप के समय अंतरिक्ष में एक कण खोजने की अधिकतम संभावना से मेल खाती है। इस तरह की लहर की गति का वर्णन श्रोडिंगर समीकरण द्वारा किया जाता है, जो हमें बताता है कि समय के साथ क्वांटम सिस्टम की स्थिति कैसे बदलती है।

अब बिल्ली के बारे में। हर कोई जानता है कि बिल्लियाँ बक्सों () में छिपना पसंद करती हैं। इरविन श्रोडिंगर भी जागरूक थे। इसके अलावा, विशुद्ध रूप से नॉर्डिक हैवानियत के साथ, उन्होंने एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग में इस सुविधा का उपयोग किया। इसका सार यह था कि एक बिल्ली को एक राक्षसी मशीन के साथ एक बॉक्स में बंद कर दिया गया था। मशीन एक रिले के माध्यम से क्वांटम सिस्टम से जुड़ी होती है, उदाहरण के लिए, एक रेडियोधर्मी क्षयकारी पदार्थ। क्षय की संभावना ज्ञात है और 50% है। राक्षसी मशीन तब काम करती है जब सिस्टम की क्वांटम स्थिति बदल जाती है (क्षय होता है) और बिल्ली पूरी तरह से मर जाती है। यदि आप एक घंटे के लिए "कैट-बॉक्स-इनफर्नल मशीन-क्वांटा" सिस्टम को अपने पास छोड़ दें और याद रखें कि क्वांटम सिस्टम की स्थिति को संभाव्यता के संदर्भ में वर्णित किया गया है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि यह शायद यह पता लगाने के लिए काम नहीं करेगा कि क्या बिल्ली एक निश्चित समय पर जीवित है या नहीं, ठीक उसी तरह जैसे सिर या पूंछ पर सिक्के के गिरने का पहले से सटीक अनुमान लगाना संभव नहीं होगा। विरोधाभास बहुत सरल है: क्वांटम सिस्टम का वर्णन करने वाला तरंग कार्य एक बिल्ली के दो राज्यों को मिलाता है - यह एक ही समय में जीवित और मृत होता है, जैसे समान संभावना वाले एक बाध्य इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक से समान दूरी पर अंतरिक्ष में कहीं भी स्थित हो सकते हैं। अगर हम बॉक्स नहीं खोलते हैं, तो हम नहीं जानते कि बिल्ली कैसी है। परमाणु नाभिक पर अवलोकन (माप पढ़ें) किए बिना, हम केवल दो राज्यों के एक सुपरपोजिशन (मिश्रण) द्वारा इसकी स्थिति का वर्णन कर सकते हैं: एक क्षय और गैर-क्षय नाभिक। एक परमाणु-आदी बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों होती है। सवाल यह है: दो राज्यों के मिश्रण के रूप में एक प्रणाली का अस्तित्व कब समाप्त होता है और एक ठोस को चुनता है?

प्रयोग की कोपेनहेगन व्याख्या हमें बताती है कि सिस्टम राज्यों का मिश्रण नहीं रह जाता है और उनमें से एक को उस समय चुनता है जब कोई अवलोकन होता है, जो एक माप भी है (बॉक्स खुलता है)। यही है, माप का तथ्य भौतिक वास्तविकता को बदल देता है, जिससे तरंग कार्य का पतन हो जाता है (बिल्ली या तो मृत हो जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाती है)! इसके बारे में सोचें, प्रयोग और इसके साथ होने वाले माप हमारे आसपास की वास्तविकता को बदल देते हैं। निजी तौर पर, यह तथ्य मेरे दिमाग को शराब से ज्यादा मजबूत बनाता है। कुख्यात स्टीव हॉकिंग भी इस विरोधाभास को कठिन मानते हैं, दोहराते हुए कि जब वह श्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में सुनते हैं, तो उनका हाथ ब्राउनिंग के लिए पहुंच जाता है। उत्कृष्ट सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी की प्रतिक्रिया की तीक्ष्णता इस तथ्य के कारण है कि, उनकी राय में, तरंग फ़ंक्शन के पतन में पर्यवेक्षक की भूमिका (इसे दो संभाव्यता में से एक में गिरना) राज्यों में बहुत अतिरंजित है।

बेशक, जब 1935 में प्रोफेसर इरविन ने अपनी बिल्ली-धोखाधड़ी की कल्पना की, तो यह क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता को दिखाने का एक चतुर तरीका था। दरअसल, एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत नहीं हो सकती है। नतीजतन, प्रयोग की व्याख्याओं में से एक मैक्रो-वर्ल्ड के नियमों के बीच स्पष्ट विरोधाभास था (उदाहरण के लिए, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम - एक बिल्ली या तो जीवित या मृत है) और सूक्ष्म दुनिया (एक बिल्ली है एक ही समय में जीवित और मृत)।

उपरोक्त व्यवहार में लागू होता है: क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में। एक फाइबर-ऑप्टिक केबल एक प्रकाश संकेत भेजता है जो दो राज्यों के सुपरपोजिशन में होता है। यदि हमलावर बीच में कहीं केबल से जुड़ते हैं और प्रेषित जानकारी पर छिपकर बात करने के लिए वहां एक सिग्नल टैप करते हैं, तो यह वेव फंक्शन को ध्वस्त कर देगा (कोपेनहेगन व्याख्या के दृष्टिकोण से, एक अवलोकन किया जाएगा) और प्रकाश किसी एक राज्य में जाएगा। केबल के प्राप्त करने वाले छोर पर प्रकाश के सांख्यिकीय परीक्षण करने के बाद, यह पता लगाना संभव होगा कि क्या प्रकाश राज्यों के एक सुपरपोजिशन में है या क्या यह पहले ही देखा जा चुका है और किसी अन्य बिंदु पर प्रसारित किया जा चुका है। इससे संचार के ऐसे साधन बनाना संभव हो जाता है जो अगोचर सिग्नल इंटरसेप्शन और ईव्सड्रॉपिंग को बाहर करते हैं।

श्रोडिंगर के विचार प्रयोग की एक और सबसे हालिया व्याख्या बिग बैंग थ्योरी के शेल्डन कूपर की कहानी है, जिसने पेनी के कम शिक्षित पड़ोसी से बात की थी। शेल्डन की कहानी का सार यह है कि श्रोडिंगर की बिल्ली की अवधारणा को लोगों के बीच संबंधों पर लागू किया जा सकता है। एक पुरुष और एक महिला के बीच क्या हो रहा है, यह समझने के लिए कि उनके बीच किस तरह का रिश्ता है: अच्छा या बुरा, आपको बस बॉक्स खोलने की जरूरत है। तब तक रिश्ते अच्छे भी होते हैं और बुरे भी।