შრედინგერის კატა ცნობილი სააზროვნო ექსპერიმენტია. იგი დაასახელა ფიზიკაში ცნობილმა ნობელის პრემიის ლაურეატმა - ავსტრიელმა მეცნიერმა ერვინ რუდოლფ იოზეფ ალექსანდრე შრედინგერმა.

ექსპერიმენტის არსი შემდეგი იყო. დახურულ კამერაში (ყუთში) მოათავსეს კატა. ყუთი აღჭურვილია მექანიზმით, რომელიც შეიცავს რადიოაქტიურ ბირთვს და მომწამვლელ გაზს. პარამეტრები ისეა შერჩეული, რომ ერთ საათში ბირთვული დაშლის ალბათობა ზუსტად ორმოცდაათი პროცენტია. თუ ბირთვი დაიშლება, მექანიზმი ამოქმედდება და მომწამვლელი აირით კონტეინერი გაიხსნება. ამიტომ შრედინგერის კატა მოკვდება.

კანონების მიხედვით, თუ არ დააკვირდებით ბირთვს, მაშინ მისი მდგომარეობები აღწერილი იქნება ორი ძირითადი მდგომარეობის მიხედვით - დაშლილისა და არა დაშლილის ბირთვის მიხედვით. და აქ ჩნდება პარადოქსი: შრედინგერის კატა, რომელიც ზის ყუთში, შეიძლება ერთდროულად იყოს მკვდარიც და ცოცხალიც. მაგრამ თუ ყუთი გაიხსნება, ექსპერიმენტატორი დაინახავს მხოლოდ ერთ კონკრეტულ მდგომარეობას. ან "ბირთვი დაიშალა და კატა მკვდარია" ან "ბირთვი არ დაიშალა და შრედინგერის კატა ცოცხალია".

ლოგიკურად, ჩვენ გვექნება ორიდან ერთი გამოსავალი: ან ცოცხალი კატა ან მკვდარი. მაგრამ პოტენციალში ცხოველი ერთდროულად ორივე მდგომარეობაშია. შროდინგერი ამგვარად ცდილობდა დაემტკიცებინა თავისი აზრი კვანტური მექანიკის შეზღუდვების შესახებ.

კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის და კონკრეტულად ამ ექსპერიმენტის მიხედვით, კატა თავის ერთ-ერთ პოტენციურ ფაზაში (მკვდარი-ცოცხალი) იძენს ამ თვისებებს მხოლოდ მას შემდეგ, რაც გარე დამკვირვებელი ჩაერევა პროცესში. მაგრამ სანამ ეს დამკვირვებელი არ იმყოფება (ეს გულისხმობს კონკრეტული ადამიანის არსებობას, რომელსაც აქვს მხედველობისა და ცნობიერების სიცხადე), კატა იქნება გაურკვევლობაში "სიცოცხლესა და სიკვდილს შორის".

ცნობილი უძველესი იგავი კატის შესახებ, რომელიც თავისთავად დადის, ამ ექსპერიმენტის კონტექსტში ახალ, საინტერესო ჩრდილებს იძენს.

ევერეტის აზრით, რომელიც მკვეთრად განსხვავდება კლასიკური კოპენჰაგენისგან, დაკვირვების პროცესი არ განიხილება რაიმე განსაკუთრებულად. ორივე განცხადება, რომ შრედინგერის კატა შეიძლება იყოს, შეიძლება არსებობდეს ამ ინტერპრეტაციაში. მაგრამ ისინი ერთმანეთს ერწყმის. ეს ნიშნავს, რომ ამ სახელმწიფოების ერთიანობა დაირღვა სწორედ გარესამყაროსთან ურთიერთობის შედეგად. ეს არის დამკვირვებელი, რომელიც ხსნის ყუთს და იწვევს უთანხმოებას კატის მდგომარეობაში.

არსებობს მოსაზრება, რომ ამ საკითხში გადამწყვეტი სიტყვა უნდა დარჩეს ისეთ არსებას, როგორიც არის შრედინგერის კატა. ამ მოსაზრების მნიშვნელობა არის იმის მიღება, რომ მთელ მოცემულ ექსპერიმენტში ცხოველია ერთადერთი აბსოლუტურად კომპეტენტური დამკვირვებელი. მაგალითად, მეცნიერებმა მაქს ტეგმარკმა, ბრუნო მარშალმა და ჰანს მორავენმა წარმოადგინეს ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტის მოდიფიკაცია, სადაც მთავარი თვალსაზრისი არის კატის აზრი. ამ შემთხვევაში შრედინგერის კატა უდავოდ გადარჩება, რადგან შედეგებზე დაკვირვება მხოლოდ გადარჩენილ კატას შეუძლია. მაგრამ მეცნიერმა ნადავ კაცმა გამოაქვეყნა თავისი შედეგები, რომლითაც მან შეძლო ნაწილაკების მდგომარეობის „დაბრუნება“ მისი მდგომარეობის შეცვლის შემდეგ. ამრიგად, კატის გადარჩენის შანსები საგრძნობლად იზრდება.

იური გორდეევი
პროგრამისტი, თამაშის შემქმნელი, დიზაინერი, მხატვარი

"შროდინგერის კატა" არის სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომელიც შემოთავაზებულია კვანტური ფიზიკის ერთ-ერთი პიონერის მიერ, რათა აჩვენოს, რა უცნაურია კვანტური ეფექტები მაკროსკოპულ სისტემებზე გამოყენებისას.

ვეცდები ძალიან მარტივი სიტყვებით ავხსნა: ბატონებო ფიზიკოსებო, ნუ დაზუსტებით. ყოველი წინადადების წინ იგულისხმება ფრაზა „უხეში საუბარი“.

ძალიან, ძალიან მცირე მასშტაბით, სამყარო შედგება საგნებისგან, რომლებიც ძალიან უჩვეულო გზით იქცევიან. ასეთი ობიექტების ერთ-ერთი უცნაური მახასიათებელია ერთდროულად ორ ურთიერთგამომრიცხავ მდგომარეობაში ყოფნის შესაძლებლობა.

რაც კიდევ უფრო უჩვეულოა ინტუიციური თვალსაზრისით (ვიღაც იტყვის, საშინელება) არის ის, რომ მიზანმიმართული დაკვირვების აქტი აქრობს ამ გაურკვევლობას და ობიექტი, რომელიც ახლახანს იმყოფებოდა ორ ურთიერთგამომრიცხავ მდგომარეობაში ერთდროულად, ჩნდება დამკვირვებლის წინაშე. მხოლოდ ერთი მათგანი, თითქოს არაფერი მომხდარა, გვერდზე იყურება და უდანაშაულოდ უსტვენს.

სუბატომურ დონეზე ყველა დიდი ხანია მიჩვეულია ამ ხრიკებს. არსებობს მათემატიკური აპარატი, რომელიც აღწერს ამ პროცესებს და მათ შესახებ ცოდნამ იპოვა სხვადასხვა აპლიკაციები: მაგალითად, კომპიუტერებსა და კრიპტოგრაფიაში.

მაკროსკოპულ დონეზე ეს ეფექტები არ შეინიშნება: ჩვენთვის ნაცნობი ობიექტები ყოველთვის ერთ კონკრეტულ მდგომარეობაში არიან.

ახლა კი სააზროვნო ექსპერიმენტი. ვიღებთ კატას და ვდებთ ყუთში. ჩვენ ასევე ვათავსებთ კოლბას მომწამვლელი აირით, რადიოაქტიური ატომით და გეიგერის მრიცხველით. რადიოაქტიური ატომი შეიძლება ნებისმიერ დროს დაიშალა ან არ დაიშალოს. თუ ის გაფუჭდება, მრიცხველი აღმოაჩენს რადიაციას, მარტივი მექანიზმი კოლბას გაზით დაამტვრევს და ჩვენი კატა მოკვდება. თუ არა, კატა იცოცხლებს.

ჩვენ ვხურავთ ყუთს. ამ მომენტიდან, კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, ჩვენი ატომი გაურკვევლობის მდგომარეობაშია - ის იშლება 50%-იანი ალბათობით და არ იშლება 50%-ის ალბათობით. სანამ ყუთს გავხსნით და შიგნით შევხედავთ (დაკვირვებას ვაკეთებთ), ის ერთდროულად იქნება ორივე მდგომარეობაში. და რადგანაც კატის ბედი პირდაპირ დამოკიდებულია ამ ატომის მდგომარეობაზე, გამოდის, რომ კატა ასევე ფაქტიურად ცოცხალი და მკვდარია ამავე დროს (“... ცოცხალ და მკვდარ კატას (ბოდიში გამოთქმისთვის) ნაცხი. თანაბარი პროპორციებით...“ - წერს ექსპერიმენტის ავტორი). ასე აღწერს კვანტური თეორია ამ სიტუაციას.

შრედინგერი ძლივს მიხვდა, რა აჟიოტაჟს მოჰყვებოდა მისი იდეა. რა თქმა უნდა, თავად ექსპერიმენტი, თუნდაც ორიგინალში, აღწერილია უკიდურესად უხეშად და მეცნიერული სიზუსტის პრეტენზიის გარეშე: ავტორს სურდა კოლეგებისთვის მიეწოდებინა აზრი, რომ თეორიას უნდა დაემატოს ისეთი პროცესების უფრო მკაფიო განმარტებები, როგორიცაა „დაკვირვება“. რათა გამორიცხოს სცენარები ყუთებში კატების შესახებ მისი იურისდიქციისგან.

კატის იდეაც კი გამოიყენეს ღმერთის, როგორც სუპერგონის არსებობის „დასამტკიცებლად“, რაც მისი უწყვეტი დაკვირვებით შესაძლებელს ხდის ჩვენს არსებობას. სინამდვილეში, „დაკვირვებას“ არ სჭირდება ცნობიერი დამკვირვებელი, რაც კვანტურ ეფექტებს ართმევს რაღაც მისტიკას. მაგრამ მიუხედავად ამისა, კვანტური ფიზიკა დღეს რჩება მეცნიერების ფრონტზე მრავალი აუხსნელი ფენომენითა და მათი ინტერპრეტაციით.

ივან ბოლდინი
ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა კანდიდატი, მკვლევარი, MIPT-ის კურსდამთავრებული

მიკროსამყაროში ობიექტების ქცევა (ელემენტარული ნაწილაკები, ატომები, მოლეკულები) მნიშვნელოვნად განსხვავდება იმ ობიექტების ქცევისგან, რომლებთანაც ჩვეულებრივ საქმე გვაქვს. მაგალითად, ელექტრონს შეუძლია ერთდროულად იფრინოს ორ სივრცით შორეულ ადგილას ან ერთდროულად იყოს ატომის რამდენიმე ორბიტაზე. ამ ფენომენების აღსაწერად შეიქმნა თეორია – კვანტური ფიზიკა. ამ თეორიის თანახმად, მაგალითად, ნაწილაკები შეიძლება შეიწოვოს სივრცეში, მაგრამ თუ გინდათ დაადგინოთ სად არის ნაწილაკი, მაშინ ყოველთვის იპოვით მთელ ნაწილაკს სადმე, ანუ ის ერთგვარი კოლაფსი იქნება მისი მხრიდან. დაბინძურებული მდგომარეობა რომელიმე კონკრეტულ ადგილას. ანუ, ითვლება, რომ სანამ არ გაზომავთ ნაწილაკს, მას საერთოდ არ აქვს პოზიცია და ფიზიკას შეუძლია მხოლოდ წინასწარ განსაზღვროს რა ალბათობით, რომელ ადგილას შეგიძლიათ იპოვოთ ნაწილაკი.

კვანტური ფიზიკის ერთ-ერთმა შემქმნელმა ერვინ შრედინგერმა საკუთარ თავს დაუსვა კითხვა: რა მოხდება, თუ მიკრონაწილაკების მდგომარეობის გაზომვის შედეგიდან გამომდინარე, რაიმე მოვლენა მოხდეს ან არ მოხდეს. მაგალითად, ეს შეიძლება განხორციელდეს შემდეგნაირად: რადიოაქტიური ატომი მიიღება ნახევარგამოყოფის პერიოდით, ვთქვათ, საათში. ატომი შეიძლება მოათავსოთ გაუმჭვირვალე კოლოფში, იქ მოათავსოთ მოწყობილობა, რომელიც ატომის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტების მოხვედრისას შხამიანი გაზით ამპულას ამტვრევს და ამ ყუთში კატას აყენებს. მაშინ გარედან ვერ დაინახავ, დაიშალა თუ არა ატომი, ანუ კვანტური თეორიის მიხედვით, ერთდროულად დაიშალა და არ დაიშალა და კატა, შესაბამისად, ცოცხალიც არის და მკვდარიც. ასეთი კატა ცნობილი გახდა, როგორც შრედინგერის კატა.

შეიძლება გასაკვირი ჩანდეს, რომ კატა შეიძლება იყოს ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად, თუმცა ფორმალურად აქ არანაირი წინააღმდეგობა არ არის და ეს არ არის კვანტური თეორიის უარყოფა. თუმცა, შეიძლება გაჩნდეს კითხვები, მაგალითად: ვის შეუძლია განახორციელოს ატომის კოლაფსი ნაცხის მდგომარეობიდან გარკვეულ მდგომარეობაში და ვინ, ასეთი მცდელობისას, თავად გადადის ნაცხის მდგომარეობაში? როგორ მიმდინარეობს ეს კოლაფსის პროცესი? ან როგორ ხდება, რომ ის, ვინც ახორციელებს კოლაფსს, თავად არ ემორჩილება კვანტური ფიზიკის კანონებს? აქვს თუ არა ამ კითხვებს აზრი და თუ ასეა, რა არის მათზე პასუხები, ჯერ კიდევ გაურკვეველია.

ჯორჯ პანინი
დაამთავრა RKhTU მათ. DI. მენდელეევი, კვლევის დეპარტამენტის მთავარი სპეციალისტი (მარკეტინგის კვლევა)

როგორც ჰაიზენბერგმა განგვიმარტა, გაურკვევლობის პრინციპიდან გამომდინარე, კვანტურ მიკროსამყაროში ობიექტების აღწერა განსხვავებული ხასიათისაა, ვიდრე ნიუტონის მაკროკოსმოსში არსებული ობიექტების ჩვეულებრივი აღწერა. სივრცითი კოორდინატებისა და სიჩქარის ნაცვლად, რომლებიც გამოვიყენეთ, მაგალითად, ბილიარდის მაგიდაზე ბურთის მექანიკური მოძრაობის აღსაწერად, კვანტურ მექანიკაში ობიექტები აღიწერება ე.წ. ტალღის ფუნქციით. „ტალღის“ ქერქი შეესაბამება გაზომვის მომენტში სივრცეში ნაწილაკის პოვნის მაქსიმალურ ალბათობას. ასეთი ტალღის მოძრაობა აღწერილია შროდინგერის განტოლებით, რომელიც გვეუბნება, თუ როგორ იცვლება კვანტური სისტემის მდგომარეობა დროთა განმავლობაში.

ახლა კატის შესახებ. ყველამ იცის, რომ კატებს უყვართ ყუთებში დამალვა (thequestion.ru). ერვინ შრედინგერმაც იცოდა. უფრო მეტიც, წმინდა ნორდიული ველურობით, მან ეს თვისება გამოიყენა ცნობილ სააზროვნო ექსპერიმენტში. მისი არსი ის იყო, რომ კატა ჯოჯოხეთური მანქანით იყო ჩაკეტილი ყუთში. მანქანა დაკავშირებულია რელეს საშუალებით კვანტურ სისტემასთან, მაგალითად, რადიოაქტიურად დაშლის ნივთიერებასთან. დაშლის ალბათობა ცნობილია და არის 50%. ჯოჯოხეთური მანქანა მუშაობს, როდესაც სისტემის კვანტური მდგომარეობა იცვლება (ხრწნილება ხდება) და კატა მთლიანად კვდება. თუ „კატა-ყუთი-ჯოჯოხეთური მანქანა-კვანტა“ სისტემას ერთი საათით დავტოვებთ საკუთარ თავს და გავიხსენებთ, რომ კვანტური სისტემის მდგომარეობა აღწერილია ალბათობით, მაშინ ცხადი ხდება, რომ შეუძლებელია იმის გარკვევა, არის თუ არა კატა. ცოცხალია თუ არა, მოცემულ დროს, რა თქმა უნდა, ისევე, როგორც არ გამოვა ზუსტად წინასწარ წინასწარმეტყველება მონეტის დაცემა თავზე ან კუდზე. პარადოქსი ძალიან მარტივია: ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს კვანტურ სისტემას, აერთიანებს კატის ორ მდგომარეობას - ის არის ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად, ისევე, როგორც თანაბარი ალბათობით შეკრული ელექტრონი შეიძლება მდებარეობდეს ატომის ბირთვიდან თანაბარ მანძილზე მდებარე სივრცეში. თუ ყუთს არ გავხსნით, ზუსტად არ ვიცით, როგორია კატა. ატომის ბირთვზე დაკვირვების (წაიკითხეთ გაზომვების) გარეშე, ჩვენ შეგვიძლია აღვწეროთ მისი მდგომარეობა მხოლოდ ორი მდგომარეობის სუპერპოზიციით (შერევით): დაშლილი და არადაშლილი ბირთვი. ბირთვული დამოკიდებულების კატა ერთდროულად ცოცხალიც არის და მკვდარიც. კითხვა ასეთია: როდის წყვეტს სისტემა არსებობას, როგორც ორი მდგომარეობის ნაზავი და ირჩევს ერთ კონკრეტულს?

ექსპერიმენტის კოპენჰაგენური ინტერპრეტაცია გვეუბნება, რომ სისტემა წყვეტს მდგომარეობათა ნარევს და ირჩევს ერთ-ერთ მათგანს იმ მომენტში, როდესაც ხდება დაკვირვება, რომელიც ასევე საზომია (იხსნება ყუთი). ანუ გაზომვის ფაქტი ცვლის ფიზიკურ რეალობას, რაც იწვევს ტალღის ფუნქციის კოლაფსს (კატა ან მკვდარი ხდება, ან ცოცხალი რჩება, მაგრამ წყვეტს ორივეს ნაზავს)! დაფიქრდით, ექსპერიმენტი და მას თანმხლები გაზომვები ცვლის ჩვენს გარშემო არსებულ რეალობას. პირადად ეს ფაქტი ჩემს ტვინს ალკოჰოლზე ბევრად ძლიერს ხდის. ყბადაღებული სტივ ჰოკინგიც მძიმედ იღებს ამ პარადოქსს და იმეორებს, რომ როდესაც შრედინგერის კატის შესახებ გაიგებს, მისი ხელი ბრაუნინგისკენ მიიწევს. გამოჩენილი თეორიული ფიზიკოსის რეაქციის სიმკვეთრე განპირობებულია იმით, რომ, მისი აზრით, დამკვირვებლის როლი ტალღის ფუნქციის კოლაფსში (მისი ორიდან ერთ-ერთ ალბათურ მდგომარეობამდე დაცემაში) მეტად გადაჭარბებულია.

რა თქმა უნდა, როდესაც პროფესორმა ერვინმა 1935 წელს მოიფიქრა თავისი კატის თაღლითობა, ეს იყო ჭკვიანური გზა კვანტური მექანიკის არასრულყოფილების დასანახად. მართლაც, კატა არ შეიძლება იყოს ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად. შედეგად, ექსპერიმენტის ერთ-ერთი ინტერპრეტაცია იყო აშკარა წინააღმდეგობა მაკრო სამყაროს კანონებს შორის (მაგალითად, თერმოდინამიკის მეორე კანონი - კატა ცოცხალია ან მკვდარი) და მიკროსამყაროს (კატა არის ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად).

ზემოაღნიშნული გამოიყენება პრაქტიკაში: კვანტურ გამოთვლებში და კვანტურ კრიპტოგრაფიაში. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი აგზავნის სინათლის სიგნალს, რომელიც ორი მდგომარეობის სუპერპოზიციაშია. თუ თავდამსხმელები დაუკავშირდებიან კაბელს სადღაც შუაში და სიგნალს აკრავენ იქ, რათა მოისმინონ გადაცემული ინფორმაცია, მაშინ ეს არღვევს ტალღის ფუნქციას (კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის თვალსაზრისით, დაკვირვება მოხდება) და სინათლე ერთ-ერთ შტატში გადავა. კაბელის მიმღებ ბოლოზე სინათლის სტატისტიკური ტესტების ჩატარების შემდეგ, შესაძლებელი იქნება იმის გარკვევა, არის თუ არა სინათლე მდგომარეობების სუპერპოზიციაში, თუ უკვე დაკვირვებული და გადაცემულია სხვა წერტილში. ეს შესაძლებელს ხდის კომუნიკაციის საშუალებების შექმნას, რომლებიც გამორიცხავს სიგნალის შეუმჩნევლად მოსმენას და მოსმენას.

შრედინგერის სააზროვნო ექსპერიმენტის კიდევ ერთი უახლესი ინტერპრეტაცია არის ამბავი დიდი აფეთქების თეორიის შელდონ კუპერის შესახებ, რომელიც ესაუბრა პენის ნაკლებად განათლებულ მეზობელს. შელდონის მოთხრობის აზრი იმაში მდგომარეობს, რომ შრედინგერის კატის კონცეფცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ადამიანებს შორის ურთიერთობებზე. იმისათვის, რომ გაიგოთ, რა ხდება ქალსა და მამაკაცს შორის, როგორი ურთიერთობაა მათ შორის: კარგი თუ ცუდი, თქვენ უბრალოდ უნდა გახსნათ ყუთი. მანამდე ურთიერთობები კარგიც არის და ცუდიც. youtube.com

რა თქმა უნდა, არაერთხელ გსმენიათ, რომ არსებობს ისეთი ფენომენი, როგორიცაა "შროდინგერის კატა". მაგრამ თუ თქვენ არ ხართ ფიზიკოსი, მაშინ, სავარაუდოდ, მხოლოდ დისტანციურად წარმოიდგენთ, როგორი კატაა და რატომ არის საჭირო.

« შროდინგერის კატა”- ასე ჰქვია ცნობილი ავსტრიელი თეორიული ფიზიკოსის ერვინ შროდინგერის ცნობილ სააზროვნო ექსპერიმენტს, რომელიც ასევე ნობელის პრემიის ლაურეატია. ამ ფიქტიური ექსპერიმენტის დახმარებით მეცნიერს სურდა ეჩვენებინა კვანტური მექანიკის არასრულყოფილება სუბატომური სისტემებიდან მაკროსკოპულ სისტემებზე გადასვლისას.

ამ სტატიაში მცდელობაა მარტივი სიტყვებით ავხსნათ შროდინგერის თეორიის არსი კატის შესახებ და კვანტური მექანიკა, რათა ის ხელმისაწვდომი იყოს უმაღლესი ტექნიკური განათლების არმქონე პირისთვის. სტატიაში ასევე წარმოდგენილი იქნება ექსპერიმენტის სხვადასხვა ინტერპრეტაცია, მათ შორის დიდი აფეთქების თეორიის სერიიდან.

ექსპერიმენტის აღწერა

ერვინ შროდინგერის ორიგინალური სტატია გამოქვეყნდა 1935 წელს. მასში ექსპერიმენტი იყო აღწერილი ან თუნდაც პერსონიფიცირებული:

თქვენ ასევე შეგიძლიათ ააწყოთ შემთხვევები, რომლებშიც ბურლესკი საკმარისია. დაე, რომელიმე კატა ჩაკეტოს ფოლადის კამერაში, შემდეგ ეშმაკურ მანქანასთან ერთად (რომელიც კატის ჩარევისგან დამოუკიდებელი უნდა იყოს): გეიგერის მრიცხველის შიგნით არის რადიოაქტიური მასალის მცირე რაოდენობა, იმდენად მცირე, რომ მხოლოდ ერთ ატომს შეუძლია დაშლა. ერთი საათი, მაგრამ იგივე ალბათობა შეიძლება არ დაიშალოს; თუ ეს მოხდება, კითხვის მილი გამორთულია და რელე გააქტიურებულია, ჩაქუჩის დაწევა, რომელიც არღვევს ჰიდროციანმჟავას კონუსს.

თუ მთელ ამ სისტემას ერთი საათით დავტოვებთ, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კატა ამ დროის შემდეგ ცოცხალი იქნება, სანამ ატომი არ დაიშლება. ატომის პირველი დაშლა კატას მოწამლა. სისტემის ფსი-ფუნქცია მთლიანობაში გამოხატავს ამას თავისთავად შერევით ან ცოცხალი და მკვდარი კატის (მაპატიეთ გამოთქმა) თანაბარი პროპორციებით შეზელვით. ტიპიურია ასეთ შემთხვევებში, რომ გაურკვევლობა, რომელიც თავდაპირველად შემოიფარგლებოდა ატომური სამყაროთი, გარდაიქმნება მაკროსკოპულ გაურკვევლობაში, რომელიც შეიძლება აღმოიფხვრას პირდაპირი დაკვირვებით. ეს ხელს გვიშლის გულუბრყვილოდ მივიღოთ „ბუნდოვანი მოდელი“, როგორც რეალობის ამსახველი. თავისთავად, ეს არ ნიშნავს რაიმე გაურკვეველს ან წინააღმდეგობრივს. არსებობს განსხვავება ბუნდოვან ან ფოკუსირებული ფოტოსა და ღრუბლის ან ნისლის კადრს შორის.

Სხვა სიტყვებით:

1. არის ყუთი და კატა. ყუთში არის მექანიზმი, რომელიც შეიცავს რადიოაქტიურ ატომურ ბირთვს და მომწამვლელი აირის კონტეინერს. ექსპერიმენტული პარამეტრები ისეა შერჩეული, რომ ბირთვული დაშლის ალბათობა 1 საათში იყოს 50%. თუ ბირთვი იშლება, გაზის კონტეინერი იხსნება და კატა კვდება. თუ ბირთვის დაშლა არ მოხდა, კატა ცოცხალი და ჯანმრთელი რჩება.
2. კატას ვხურავთ ყუთში, ველოდებით ერთ საათს და ვეკითხებით საკუთარ თავს: კატა ცოცხალია თუ მკვდარი?
3. კვანტური მექანიკა, როგორც ეს იყო, გვეუბნება, რომ ატომის ბირთვი (და, შესაბამისად, კატა) ყველა შესაძლო მდგომარეობაშია ერთდროულად (იხ. კვანტური სუპერპოზიცია). სანამ ყუთს გავხსნიდით, "კატა-ბირთვი" სისტემა არის მდგომარეობაში "ბირთი გაფუჭდა, კატა მკვდარია" 50% ალბათობით და მდგომარეობაში "ბირთვი არ გაფუჭდა, კატა ცოცხალია" 50%-იანი ალბათობით. გამოდის, რომ ყუთში მჯდომი კატა ერთდროულად ცოცხალიც არის და მკვდარიც.
4. თანამედროვე კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის თანახმად, კატა ჯერ კიდევ ცოცხალია/მკვდარია ყოველგვარი შუალედური მდგომარეობის გარეშე. და ბირთვის დაშლის მდგომარეობის არჩევანი ხდება არა ყუთის გახსნის მომენტში, არამედ მაშინაც კი, როდესაც ბირთვი შედის დეტექტორში. რადგან „კატა-დეტექტორ-ბირთვის“ სისტემის ტალღური ფუნქციის შემცირება დაკავშირებულია არა ყუთის ადამიანის დამკვირვებელთან, არამედ დაკავშირებულია ბირთვის დეტექტორ-დამკვირვებელთან.

ახსნა მარტივი სიტყვებით

კვანტური მექანიკის მიხედვით, თუ ატომის ბირთვი არ შეინიშნება, მაშინ მისი მდგომარეობა აღიწერება ორი მდგომარეობის ნაზავით - დაშლილი ბირთვი და გაუფუჭებელი ბირთვი, შესაბამისად, კატა ზის კოლოფში და ახასიათებს ატომის ბირთვს. არის ერთდროულად ცოცხალიც და მკვდარიც. თუ ყუთი გახსნილია, მაშინ ექსპერიმენტატორს შეუძლია დაინახოს მხოლოდ ერთი კონკრეტული მდგომარეობა – „ბირთვი დაიშალა, კატა მკვდარია“ ან „ბირთვი არ დაიშალა, კატა ცოცხალია“.

არსი ადამიანის ენაზე: შროდინგერის ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, კატა ერთდროულად ცოცხალიცაა და მკვდარიც, რაც არ შეიძლება. შესაბამისად, კვანტურ მექანიკას აქვს მნიშვნელოვანი ხარვეზები.

კითხვა ასეთია: როდის წყვეტს სისტემა არსებობას, როგორც ორი მდგომარეობის ნაზავი და ირჩევს ერთ კონკრეტულს? ექსპერიმენტის მიზანია აჩვენოს, რომ კვანტური მექანიკა არასრულია გარკვეული წესების გარეშე, რომლებიც აკონკრეტებენ რა პირობებში იშლება ტალღის ფუნქცია და კატა ან მკვდარი ხდება ან ცოცხალი რჩება, მაგრამ წყვეტს ორივეს ნაზავს. ვინაიდან ცხადია, რომ კატა აუცილებლად უნდა იყოს ან ცოცხალი ან მკვდარი (სიცოცხლესა და სიკვდილს შორის შუალედური მდგომარეობა არ არსებობს), ეს იგივე იქნება ატომის ბირთვისთვის. ის აუცილებლად ან უნდა დაიშალოს ან არ დაიშალა (ვიკიპედია).

ვიდეო დიდი აფეთქების თეორიიდან

შრედინგერის სააზროვნო ექსპერიმენტის კიდევ ერთი უახლესი ინტერპრეტაცია არის ამბავი დიდი აფეთქების თეორიის შელდონ კუპერის შესახებ, რომელიც ესაუბრა პენის ნაკლებად განათლებულ მეზობელს. შელდონის მოთხრობის აზრი იმაში მდგომარეობს, რომ შრედინგერის კატის კონცეფცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ადამიანებს შორის ურთიერთობებზე. იმისათვის, რომ გაიგოთ, რა ხდება ქალსა და მამაკაცს შორის, როგორი ურთიერთობაა მათ შორის: კარგი თუ ცუდი, უბრალოდ უნდა გახსნათ ყუთი. მანამდე ურთიერთობები კარგიც არის და ცუდიც.

ქვემოთ მოცემულია ამ დიდი აფეთქების თეორიის დიალოგის ვიდეო კლიპი შელდონსა და პენის შორის.

ექსპერიმენტის შედეგად კატა ჯერ კიდევ ცოცხალი იყო?

მათთვის, ვინც არ წაიკითხა სტატია ყურადღებით, მაგრამ მაინც წუხს კატაზე - კარგი ამბავი: არ ინერვიულოთ, ჩვენი მონაცემებით, გიჟი ავსტრიელი ფიზიკოსის სააზროვნო ექსპერიმენტის შედეგად

არც ერთი კატა არ დაშავებულა

ყველას გვსმენია ცნობილი შრედინგერის კატის შესახებ, მაგრამ ვიცით თუ არა სინამდვილეში როგორი კატაა? მოდით გავარკვიოთ და ვცადოთ მარტივი სიტყვებით ვისაუბროთ ცნობილ შრედინგერის კატაზე.

შრედინგერის კატა არის ექსპერიმენტი, რომელიც ჩაატარა კვანტური მექანიკის ერთ-ერთმა ფუძემდებელმა ერვინ შრედინგერმა. უფრო მეტიც, ეს არ არის ჩვეულებრივი ფიზიკური ექსპერიმენტი, მაგრამ გონებრივი.

უნდა ვაღიაროთ, რომ ერვინ შრედინგერი ძალიან წარმოსახვითი ადამიანი იყო.

მაშ, რა გვაქვს ექსპერიმენტის წარმოსახვითი საფუძველი? ყუთში მოთავსებულია კატა. ყუთში ასევე არის გეიგერის მრიცხველი, რომელიც შეიცავს ძალიან მცირე რაოდენობით რადიოაქტიურ მასალას. ნივთიერების რაოდენობა ისეთია, რომ ერთი საათის განმავლობაში ერთი ატომის დაშლისა და არდაშლის ალბათობა ერთნაირია. თუ ატომი დაიშლება, სპეციალური მექანიზმი დაიწყება, რომელიც კოლბას ჰიდროციანმჟავით დაამტვრევს და საწყალი კატა მოკვდება. თუ კოლაფსი არ მოხდა, მაშინ კატა გააგრძელებს მშვიდად ჯდომას თავის ყუთში და ოცნებობს სოსისებზე.

რა არის შრედინგერის კატის არსი? რატომ მოიფიქრეთ ასეთი სიურეალისტური გამოცდილება?

ექსპერიმენტის შედეგების მიხედვით, კატა ცოცხალია თუ არა, მხოლოდ მაშინ გავიგებთ, როცა ყუთს გავხსნით. კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, კატა ერთდროულად (მატერიის ატომის მსგავსად) იმყოფება ორ მდგომარეობაში ერთდროულად - ცოცხალიც და მკვდარიც. ეს არის შროდინგერის კატის ცნობილი პარადოქსი.

ბუნებრივია, ეს არ შეიძლება იყოს. ერვინ შრედინგერმა მოაწყო ეს სააზროვნო ექსპერიმენტი, რათა ეჩვენებინა კვანტური მექანიკის არასრულყოფილება სუბატომურიდან მაკროსკოპულ სისტემებზე გადასვლისას.

აქ არის შრედინგერის საკუთარი ფორმულირება:

თქვენ ასევე შეგიძლიათ ააწყოთ შემთხვევები, რომლებშიც ბურლესკი საკმარისია. დაე, რომელიმე კატა ჩაკეტოს ფოლადის კამერაში შემდეგ ეშმაკურ მანქანასთან ერთად (რომელიც კატის ჩარევისგან დამოუკიდებელი უნდა იყოს): გეიგერის მრიცხველის შიგნით არის რადიოაქტიური მასალის მცირე რაოდენობა - იმდენად მცირე, რომ მხოლოდ ერთ ატომს შეუძლია დაშლა. საათი, მაგრამ ამავე დროს ალბათობა შეიძლება არ დაიშალოს; თუ ეს მოხდება, კითხვის მილი გამორთულია და რელე გააქტიურებულია, ჩაქუჩის დაწევა, რომელიც არღვევს ჰიდროციანმჟავას კონუსს.

თუ მთელ ამ სისტემას ერთი საათით დავტოვებთ, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კატა ამ დროის შემდეგ ცოცხალი იქნება, სანამ ატომი არ დაიშლება. ატომის პირველი დაშლა კატას მოწამლა. სისტემის ფსი-ფუნქცია მთლიანობაში გამოხატავს ამას თავისთავად შერევით ან ცოცხალი და მკვდარი კატის (მაპატიეთ გამოთქმა) თანაბარი პროპორციებით შეზელვით. ტიპიურია ასეთ შემთხვევებში, რომ გაურკვევლობა, რომელიც თავდაპირველად შემოიფარგლებოდა ატომური სამყაროთი, გარდაიქმნება მაკროსკოპულ გაურკვევლობაში, რომელიც შეიძლება აღმოიფხვრას პირდაპირი დაკვირვებით. ეს ხელს გვიშლის გულუბრყვილოდ მივიღოთ „ბუნდოვანი მოდელი“, როგორც რეალობის ამსახველი. თავისთავად, ეს არ ნიშნავს რაიმე გაურკვეველს ან წინააღმდეგობრივს. არსებობს განსხვავება ბუნდოვან ან ფოკუსირებული ფოტოსა და ღრუბლის ან ნისლის კადრს შორის.

ამ ექსპერიმენტში ნამდვილად დადებითი მხარეა ის ფაქტი, რომ არც ერთი ცხოველი არ დაშავებულა მისი მსვლელობისას.

და ბოლოს, მასალის კონსოლიდაციის მიზნით, გთავაზობთ უყუროთ ვიდეოს ძველი კარგი სერიიდან „დიდი აფეთქების თეორია“.

და თუ მოულოდნელად გაგიჩნდათ კითხვები ან მასწავლებელმა დაუსვა პრობლემა კვანტურ მექანიკაზე, გთხოვთ დაუკავშირდეთ. ჩვენ ერთად გადავჭრით ყველა საკითხს ბევრად უფრო სწრაფად!

როგორც ჰაიზენბერგმა განგვიმარტა, გაურკვევლობის პრინციპიდან გამომდინარე, კვანტურ მიკროსამყაროში ობიექტების აღწერა განსხვავებული ხასიათისაა, ვიდრე ნიუტონის მაკროკოსმოსში არსებული ობიექტების ჩვეულებრივი აღწერა. სივრცითი კოორდინატებისა და სიჩქარის ნაცვლად, რომლებიც გამოვიყენეთ, მაგალითად, ბილიარდის მაგიდაზე ბურთის მექანიკური მოძრაობის აღსაწერად, კვანტურ მექანიკაში ობიექტები აღიწერება ე.წ. ტალღის ფუნქციით. „ტალღის“ ქერქი შეესაბამება გაზომვის მომენტში სივრცეში ნაწილაკის პოვნის მაქსიმალურ ალბათობას. ასეთი ტალღის მოძრაობა აღწერილია შროდინგერის განტოლებით, რომელიც გვეუბნება, თუ როგორ იცვლება კვანტური სისტემის მდგომარეობა დროთა განმავლობაში.

ახლა კატის შესახებ. ყველამ იცის, რომ კატებს უყვართ ყუთებში დამალვა (). ერვინ შრედინგერმაც იცოდა. უფრო მეტიც, წმინდა ნორდიული ველურობით, მან ეს თვისება გამოიყენა ცნობილ სააზროვნო ექსპერიმენტში. მისი არსი ის იყო, რომ კატა ჯოჯოხეთური მანქანით იყო ჩაკეტილი ყუთში. მანქანა დაკავშირებულია რელეს საშუალებით კვანტურ სისტემასთან, მაგალითად, რადიოაქტიურად დაშლის ნივთიერებასთან. დაშლის ალბათობა ცნობილია და არის 50%. ჯოჯოხეთური მანქანა მუშაობს, როდესაც სისტემის კვანტური მდგომარეობა იცვლება (ხრწნილება ხდება) და კატა მთლიანად კვდება. თუ "კატა-ყუთი-ჯოჯოხეთური მანქანა-კვანტა" სისტემას ერთი საათით თავისთვის დატოვებთ და გახსოვთ, რომ კვანტური სისტემის მდგომარეობა აღწერილია ალბათობით, მაშინ ცხადი გახდება, რომ ალბათ არ იმუშავებს იმის გარკვევაში, თუ არა. კატა ცოცხალია თუ არა, მოცემულ დროს, ისევე, როგორც არ გამოდგება წინასწარ მონეტის თავზე ან კუდზე დაცემის წინასწარმეტყველება. პარადოქსი ძალიან მარტივია: ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს კვანტურ სისტემას, აერთიანებს კატის ორ მდგომარეობას - ის არის ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად, ისევე, როგორც თანაბარი ალბათობით შეკრული ელექტრონი შეიძლება მდებარეობდეს ატომის ბირთვიდან თანაბარ მანძილზე მდებარე სივრცეში. თუ ყუთს არ გავხსნით, ზუსტად არ ვიცით, როგორია კატა. ატომის ბირთვზე დაკვირვების (წაიკითხეთ გაზომვების) გარეშე, ჩვენ შეგვიძლია აღვწეროთ მისი მდგომარეობა მხოლოდ ორი მდგომარეობის სუპერპოზიციით (შერევით): დაშლილი და არადაშლილი ბირთვი. ბირთვული დამოკიდებულების კატა ერთდროულად ცოცხალიც არის და მკვდარიც. კითხვა ასეთია: როდის წყვეტს სისტემა არსებობას, როგორც ორი მდგომარეობის ნაზავი და ირჩევს ერთ კონკრეტულს?

ექსპერიმენტის კოპენჰაგენური ინტერპრეტაცია გვეუბნება, რომ სისტემა წყვეტს მდგომარეობათა ნარევს და ირჩევს ერთ-ერთ მათგანს იმ მომენტში, როდესაც ხდება დაკვირვება, რომელიც ასევე საზომია (იხსნება ყუთი). ანუ გაზომვის ფაქტი ცვლის ფიზიკურ რეალობას, რაც იწვევს ტალღის ფუნქციის კოლაფსს (კატა ან მკვდარი ხდება, ან ცოცხალი რჩება, მაგრამ წყვეტს ორივეს ნაზავს)! დაფიქრდით, ექსპერიმენტი და მას თანმხლები გაზომვები ცვლის ჩვენს გარშემო არსებულ რეალობას. პირადად ეს ფაქტი ჩემს ტვინს ალკოჰოლზე ბევრად ძლიერს ხდის. ყბადაღებული სტივ ჰოკინგიც მძიმედ იღებს ამ პარადოქსს და იმეორებს, რომ როდესაც შრედინგერის კატის შესახებ გაიგებს, მისი ხელი ბრაუნინგისკენ მიიწევს. გამოჩენილი თეორიული ფიზიკოსის რეაქციის სიმკვეთრე განპირობებულია იმით, რომ, მისი აზრით, დამკვირვებლის როლი ტალღის ფუნქციის კოლაფსში (მისი ორიდან ერთ-ერთ ალბათურ მდგომარეობამდე დაცემაში) მეტად გადაჭარბებულია.

რა თქმა უნდა, როდესაც პროფესორმა ერვინმა 1935 წელს მოიფიქრა თავისი კატის თაღლითობა, ეს იყო ჭკვიანური გზა კვანტური მექანიკის არასრულყოფილების დასანახად. მართლაც, კატა არ შეიძლება იყოს ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად. შედეგად, ექსპერიმენტის ერთ-ერთი ინტერპრეტაცია იყო აშკარა წინააღმდეგობა მაკრო სამყაროს კანონებს შორის (მაგალითად, თერმოდინამიკის მეორე კანონი - კატა ცოცხალია ან მკვდარი) და მიკროსამყაროს (კატა არის ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად).

ზემოაღნიშნული გამოიყენება პრაქტიკაში: კვანტურ გამოთვლებში და კვანტურ კრიპტოგრაფიაში. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი აგზავნის სინათლის სიგნალს, რომელიც ორი მდგომარეობის სუპერპოზიციაშია. თუ თავდამსხმელები დაუკავშირდებიან კაბელს სადღაც შუაში და სიგნალს აკრავენ იქ, რათა მოისმინონ გადაცემული ინფორმაცია, მაშინ ეს არღვევს ტალღის ფუნქციას (კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის თვალსაზრისით, დაკვირვება მოხდება) და სინათლე ერთ-ერთ შტატში გადავა. კაბელის მიმღებ ბოლოზე სინათლის სტატისტიკური ტესტების ჩატარების შემდეგ, შესაძლებელი იქნება იმის გარკვევა, არის თუ არა სინათლე მდგომარეობების სუპერპოზიციაში, თუ უკვე დაკვირვებული და გადაცემულია სხვა წერტილში. ეს შესაძლებელს ხდის კომუნიკაციის საშუალებების შექმნას, რომლებიც გამორიცხავს სიგნალის შეუმჩნევლად მოსმენას და მოსმენას.

შრედინგერის სააზროვნო ექსპერიმენტის კიდევ ერთი უახლესი ინტერპრეტაცია არის ამბავი დიდი აფეთქების თეორიის შელდონ კუპერის შესახებ, რომელიც ესაუბრა პენის ნაკლებად განათლებულ მეზობელს. შელდონის მოთხრობის აზრი იმაში მდგომარეობს, რომ შრედინგერის კატის კონცეფცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ადამიანებს შორის ურთიერთობებზე. იმისათვის, რომ გაიგოთ, რა ხდება ქალსა და მამაკაცს შორის, როგორი ურთიერთობაა მათ შორის: კარგი თუ ცუდი, თქვენ უბრალოდ უნდა გახსნათ ყუთი. მანამდე ურთიერთობები კარგიც არის და ცუდიც.