Ce este pisica lui Schrödinger, pisica lui Schrödinger, totul despre pisica lui Schrödinger, paradoxul pisicii lui Schrödinger, experiența lui Schrödinger cu o pisică, pisica în cutie, nici pisică vie, nici moartă, este pisica lui Schrödinger vie, experimentează cu o pisică

Aceasta este o pisică care este și vie și moartă în același timp. El îi datorează o stare atât de nefavorabilă laureatului Nobel pentru fizică, savantul austriac Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Secțiuni:

Esența experimentului / paradox

Pisica se află într-o cutie închisă, unde există un mecanism care conține un miez radioactiv și un recipient cu gaz otrăvitor. Caracteristicile experimentului sunt alese astfel încât probabilitatea ca nucleul să se dezintegreze în 1 oră să fie de 50%. Dacă miezul se dezintegrează, pune mecanismul în mișcare, recipientul de gaz se deschide și pisica moare. Conform mecanicii cuantice, dacă nu se face nicio observație asupra nucleului, atunci starea acestuia este descrisă printr-o suprapunere (amestecare) a două stări - un nucleu degradat și un nucleu nedegradat, prin urmare, pisica care stă în cutie este atât vie, cât și moartă. in acelasi timp.

Merită să deschideți cutia - iar experimentatorul ar trebui să vadă o singură stare - „nucleul s-a degradat, pisica este moartă” sau „nucleul nu s-a degradat, pisica este în viață”. Dar, deși nu există niciun observator în acest proces, nenorocitul animal rămâne „mort”.

Marginalii

• Nenorocirea nu vine niciodată singură
  Nu numai sănătatea locuitorului cu coadă din cutie este pusă la îndoială, ci și genul acestuia: în experimentul original, pisica lui Schrödinger era încă o pisică (die Katze).
• Nu există pisici „moarte”.
  Este important să ne amintim că experimentul lui Schrödinger nu are scopul de a dovedi existența pisicilor „moarte” (și, spre deosebire de ceea ce s-a spus în a doua parte a jocului Portal, nu a fost inventat ca o scuză pentru uciderea pisicilor). Evident, pisica trebuie să fie în mod necesar fie vie, fie moartă, deoarece nu există o stare intermediară.
  Experiența arată că mecanica cuantică nu este capabilă să descrie comportamentul macrosistemelor (căreia îi aparține pisica): este incompletă fără niște reguli care indică când sistemul alege o anumită stare, în ce condiții funcția de undă se prăbușește și pisica fie rămâne. viu sau devine mort, dar încetează să mai fie un amestec al ambelor.

Interpretări interpretare de la Copenhaga neagă că înainte de a deschide cutia, pisica se află într-o stare de amestec între vii și morți. Unii cred că atâta timp cât cutia este închisă, sistemul se află într-o suprapunere a stărilor „nucleu degradat, pisică moartă” și „nucleu nedegradat, pisică vie”, iar când cutia este deschisă, abia atunci funcția de undă se prăbușește. la una dintre opțiuni. Altele - acea „observare” are loc atunci când o particulă din nucleu intră în detector; totuși, din păcate, în interpretarea de la Copenhaga nu există o regulă clară care să spună când se întâmplă acest lucru și, prin urmare, această interpretare este incompletă până când o astfel de regulă nu este introdusă în ea sau nu se spune cum poate fi introdusă în principiu. Interpretarea lui Everett în multe lumi, spre deosebire de Copenhaga, nu consideră că procesul de observare este ceva special. Aici există ambele stări ale pisicii, dar decoerează - adică, după cum a înțeles autorul, unitatea acestor stări este ruptă ca urmare a interacțiunii cu mediul. Când observatorul deschide cutia, el devine încurcat (amestecat) cu pisica, ceea ce rezultă în două stări ale observatorului, una corespunzătoare unei pisici vie și alta unei pisici moarte. Aceste stări nu interacționează între ele. Pisica ca observator competent
Autorul consideră că cuvântul decisiv ar trebui lăsat pe seama pisicii, care, deși nu înțelege niciun belmes în mecanica cuantică, este cu siguranță cea mai conștientă de starea sa. Cu toate acestea, competența sa de observator, evident, ridică îndoieli în rândul oamenilor de știință. Excepții sunt Hans Moravec, Bruno Marshal și Max Tegmark, care au propus o modificare a experimentului Schrödinger cunoscut sub numele de „sinucidere cuantică”, care este un experiment cu o pisică din punctul de vedere al unei pisici. Oamenii de știință și-au urmărit scopul de a arăta diferența dintre interpretările de la Copenhaga și cele din multe lumi ale mecanicii cuantice. Dacă interpretarea multi-lume este corectă, pisica, spre bucuria simpatizanților, devine Tsoi și rămâne mereu în viață, deoarece participantul este capabil să observe rezultatul experimentului numai în lumea în care supraviețuiește.

• Nadav Katz de la Universitatea din California și colegii săi au publicat rezultatele unui experiment de laborator în care au reușit să „retoarcă” starea cuantică a unei particule înapoi și după măsurarea acestei stări. Astfel, este posibil să salvezi viața unei pisici, indiferent de condițiile de prăbușire a funcției de undă. Nu contează dacă este viu sau mort: poți oricând să câștigi înapoi [link] .
• 06/03/2011 RIA Novosti a raportat că fizicienii chinezi au fost capabili să creeze opt fotoni „pisica lui Schrodinger”[link] care ar trebui să contribuie la dezvoltarea viitoarelor calculatoare cuantice

Imagine în cultură

Poate că nimeni nu a făcut mai mult pentru a populariza mecanica cuantică decât biata pisică. Chiar și oamenii care sunt cei mai îndepărtați de acest domeniu complex de cunoaștere, încântați de soarta micului animal probabil suferind, încearcă să-și dea seama de complexitatea experimentului, sperând că nu totul este atât de rău. Pisica inspiră artiști și cultura populară.
Să menționăm principalele sale merite:

Literatură: Situația cu pisica lui Schrodinger este discutată de protagoniștii cărții Dirk Gently's Detective Agency de Douglas Adams. În cartea lui Dan Simmons Endymion, protagonistul Raul Endymion își scrie narațiunea în timp ce orbitează Armagast în „cutia pentru pisici” a lui Schrödinger. În ultima treime a cărții lui Robert Heinlein „The Cat Passing Through Walls”, apare pisica roșie Pixel, care are proprietatea pisicii Schrödinger de a fi în două stări în același timp. În cartea lui Terry Pratchett „Pisică fără proști”, o rasă de așa-numite „pisici Schrödinger” este descrisă într-o formă plină de umor, descendentă din aceeași pisică a lui Schrödinger. De asemenea, acest experiment de gândire este menționat de mai multe ori în alte lucrări ale lui Pratchett, de exemplu, în romanul Doamnelor și domnilor. În povestea lui F. Gwinplein McIntyre „Alăptează pisica lui Schrödinger”, unul dintre personaje este animalul de companie al lui Schrödinger, Pisica Tibbles. În jurul acestei pisici se desfășoară, de fapt, acțiunea unei povești pline de umor, asezonată cu generozitate cu detalii din diferite domenii ale fizicii. Intriga romanului științifico-fantastic al lui Frederick Pohl The Coming of the Quantum Cats (1986) se bazează pe ideea interacțiunii universurilor „vecinate”. În miniatura filozofică și satirică a lui Nikolai Baytov „Pisica lui Schrödinger”, paradoxul lui Schrödinger este răsturnat: o organizație numită „Liga timpului reversibil” monitorizează o pisică vie într-o cutie de 50 de ani fără întrerupere, crezând că, în timp ce observația este în curs de desfășurare - starea în care locuiește pisica nu ar trebui să se schimbe. În cartea lui Lukyanenko „Ultimul ceas”, personajul principal este aruncat în jurul gâtului cu un laț numit „pisica lui Schrödinger”, a cărui particularitate este că magicienii nu înțeleg dacă această creatură este în viață sau nu. Menționat în romanul lui Greg Egan „Carantina”, în fantezia lui Christopher Stashef „Mage Healer”, în Greg Beer (Gregory Dale Bear) în povestea „Cuma lui Schrödinger”; Scriitorul polonez Sapkowski menționează pisica lui Kodringer. Romanul cyberpunk 2048 al lui Mercy Shelley afirmă că „un tip cu un nume de familie care arăta ca un dosar punea niște biorg nefericiți într-o cutie de fier care nu conținea altceva decât o fiolă cu otravă”. Poezia Svetlanei Shirankov „Pisica lui Schrödinger” are un început foarte inspirat: „Doctore Schrödinger, pisica dumneavoastră este încă în viață”. Ecran:În filmul fraților Coen, A Serious Man, un student îi spune unui profesor: „Înțeleg experimentul cu pisica moartă”, ceea ce, desigur, sugerează altceva. În filmul „Repo Man” („Colecționari”, în box office-ul rusesc „Rippers”), personajul principal de la începutul filmului vorbește despre un om de știință necunoscut care are o pisică. Și această pisică este în starea de „... și vie și moartă în același timp...”. Într-unul dintre episoadele serialului științifico-fantastic Stargate SG-1, apare o pisică pe nume Schrödinger. Protagonistul serialului SF Sliders are și el același nume de pisică. În Stargate SG-1, o pisică de ghimbir pe nume Schrödinger a fost dată unui extraterestru. Pisica moartă Schrödinger apare în CSI: Las Vegas (Sezonul 8, Episodul 15: Theory of Everything). Pisica lui Schrödinger este menționată și în serialul The Big Bang Theory, unde, ca răspuns la întrebarea unei fete dacă ar trebui să meargă la o întâlnire, eroul face o analogie cu pisica lui Schrödinger, adică până nu încerci, nu vei știi: „Penny, căci pentru a afla dacă pisica este vie sau moartă, trebuie să deschizi cutia. În seria „Bugs”, rolul pisicii lui Schrödinger a fost interpretat de indiciul Mercur Roșu într-un seif cu capcană. În anime-ul japonez „Hellsing (OVA)” (precum și în manga cu același nume), există un personaj pisică pe nume Schrödinger, care nu este nici viu, nici mort, are capacitatea de a se teleporta („fii peste tot și nicăieri") și este absolut imposibil de ucis. În anime-ul „To Aru Majutsu no Index”, protagonistul se opune propunerii fetei de a numi pisoiul Schrödinger că pisicile nu pot fi numite acest nume. Animeul Shigofumi prezintă și o pisică pe nume Schrödinger. În anime-ul și jocul japonez Umineko no naku koro ni, experiența este folosită în încercarea lui Battler de a dovedi imposibilitatea magiei (se folosesc și Devil's Proof, Hempel's Crows, Laplace's Demon). Într-unul dintre episoadele Futurama Law and Oracle, Schrödinger a ascuns droguri într-o cutie cu o pisică. Benzi desenate/manga: O mică carte de benzi desenate despre pisica lui Schrödinger și demonul lui Maxwell. He's Dead: Schrödinger of the Cat: And More Comics la joyreactor.ru. Jocuri: Există un joc de căutare „The Return of the Quantum Cat”. În jocul Nethack, există un monstru mecanic cuantic, care are uneori o cutie cu o pisică cu el. Starea pisicii nu este determinată până în momentul deschiderii cutiei. În jocul „Half-Life 2” era o pisică în laborator cu teleportatoare, coșmaruri despre care „încă” îl vizitează pe Barney. Portretul pisicii lui Schrödinger se găsește și în remake-ul din 1998 bazat pe Half-Life. - „Black Mesa” („Black Mesa”, cunoscută anterior ca „Black Mesa: Source”). Link către captură de ecran legalizată. În fiecare nivel al Bioshock, există o pisică moartă într-un colț, numită Shrodinger. În cea de-a doua parte, poate fi găsită și - pisica se odihnește într-unul dintre sloiurile de gheață într-o cameră înghețată cu patru camere de supraveghere în colțuri. Pisica NPC cu același nume este prezentată în RPG-ul japonez Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. Sloganul principal al jocului Portal, „Prăjitura este o minciună”, este o eroare a unuia dintre rezultatele experimentului Schrödinger, și anume „Pisica este în viață”. În a doua parte a jocului, nici pisica nu este uitată. O mențiune despre experiment poate fi găsită în regulamentul jocului de masă rusesc Age of Aquarius. Pisica are chiar și propria farfurie caracteristică acolo - este complet goală, așa că se pare că nu este acolo. Muzică: Așa-numitul festival de muzică non-standard „Pisica lui Schrödinger”, care a avut loc sub sloganul „Viața adevărată – moarte reală – muzică adevărată!” și „Pisica lui Schrödinger este vie sau moartă? Si tu?" Google mai raportează că numele „Pisica lui Schrödinger” este un proiect aproape muzical al unei echipe foarte mici din Korolev, lângă Moscova. Albumul trupei britanice Tears for Fears „Saturnine Martial and Lunatic” conține o melodie cu același nume. Trupa rusă „Allein Fur” Immer interpretează și o melodie cu același nume. Umor: Orice glumă despre pisica lui Schrödinger este amuzantă și nefasată în același timp. Schrödinger și Heisenberg conduc pe autostradă până la conferință, Schrödinger conducând. Deodată se aude o lovitură și el oprește mașina. Heisenberg se uită în josul drumului:
- Doamne, se pare că am lovit o pisică!
- El a murit?
- Nu pot spune exact. Schrödinger s-a plimbat prin cameră în căutarea unui pisoi care avea un rahat și stătea într-o cutie, nici viu, nici mort. Diverse: Artiștii acordă atenție pisicii lui Schrödinger, încercând să transmită ambiguitatea poziției sale prin pictură și grafică. De asemenea, imagini cu acest mic animal pot fi văzute pe tricouri și căni. Teroriştii despre care nu se ştie exact dacă sunt în viaţă sau morţi sunt uneori numiţi „terorişti Schrödinger”. Dintre personalitățile cunoscute, de exemplu, Yasser Arafat se afla în această stare când era în comă înainte de moartea sa, precum și Osama bin Laden. Potrivit Absurdopedia, pisica din pisica este o versiune simplificată a experimentului cu pisica lui Schrödinger [link] . Stephen Hawking a parafrazat sloganul lui Hans Jost „Când aud despre cultură, iau o armă” după cum urmează: „Când aud de pisica lui Schrödinger, mâna mea se întinde după o armă!” Explicația este că, la fel ca mulți alți fizicieni, Hawking este de părere că „Școala de la Copenhaga” de interpretare a mecanicii cuantice subliniază în mod nerezonabil rolul observatorului. În legătură cu deschiderea Departamentului de Teologie MEPhI, următoarea imagine a devenit larg răspândită în rețea:

„Pisica lui Schrödinger” este numele unui experiment de gândire distractiv pus la cale de, ați ghicit, Schrödinger, sau mai bine zis, laureatul Nobel pentru fizică, omul de știință austriac Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger. „Wikipedia” definește experimentul după cum urmează: pisica . În cutie se află un mecanism care conține un miez radioactiv și un recipient cu gaz otrăvitor.Parametrii experimentului sunt aleși astfel încât probabilitatea ca nucleul să se descompună în 1 oră să fie de 50%.Dacă nucleul se descompune, acesta stabilește mecanism în mișcare - recipientul cu gaz se deschide și pisica moare.

Conform mecanicii cuantice, dacă nu se face nicio observație asupra nucleului, atunci starea acestuia este descrisă printr-o suprapunere (amestecare) a două stări - un nucleu degradat și un nucleu nedegradat, prin urmare, pisica care stă în cutie este atât vie, cât și moartă. in acelasi timp. Dacă cutia este deschisă, atunci experimentatorul trebuie să vadă o singură stare specifică: „nucleul s-a degradat, pisica este moartă” sau „nucleul nu s-a degradat, pisica este în viață”.

Se pare că la ieșire avem o pisică vie sau moartă, dar în potențial, pisica este atât vie, cât și moartă în același timp. Astfel, Schrodinger a încercat să demonstreze limitele mecanicii cuantice, fără a-i aplica anumite reguli.

Interpretarea de la Copenhaga a fizicii cuantice - și în special acest experiment - indică faptul că pisica dobândește proprietățile uneia dintre fazele potențiale (vie sau moartă) numai după ce observatorul interferează cu procesul.

Adică, atunci când un anumit Schrödinger deschide cutia, va trebui să taie cârnații cu o siguranță sută la sută sau să cheme medicul veterinar. Pisica va fi cu siguranță vie sau moartă brusc. Dar atâta timp cât nu există niciun observator în proces - o persoană anume care are avantaje indubitabile sub forma viziunii și, cel puțin, o conștiință clară - pisica va fi într-o stare suspendată „între cer și pământ”.

Vechea pildă despre o pisică care merge singură capătă noi nuanțe în acest context. Fără îndoială, pisica lui Schrödinger nu este cea mai prosperă creatură din univers. Să-i urăm pisicii un rezultat de succes și să ne întoarcem către o altă problemă distractivă din lumea misterioasă și uneori nemiloasă a mecanicii cuantice.

Sună așa: „Ce sunet face un copac care cade în pădure dacă nu există nicio persoană în apropiere care să poată percepe acest sunet?” Aici, spre deosebire de soarta alb-negru a pisicii nefericite / fericite, ne confruntăm cu o paletă multicoloră de speculații: nu există sunet / există un sunet, ce este, dacă este și dacă este. nu este, atunci de ce? Este imposibil să răspunzi la această întrebare dintr-un motiv foarte simplu - imposibilitatea de a efectua experimentul. La urma urmei, orice experiment implică prezența unui observator care este capabil să perceapă și să tragă concluzii.

Celebrul scriitor argentinian Julio Kartasar, un reprezentant de seamă al „realismului magic”, are o scurtă poveste despre felul în care mobilierul de birou, rămas fără observator, se mișcă prin birou, de parcă ar folosi timpul liber pentru a întinde membrele „înțepenite”.

Adică, este imposibil să presupunem ce se întâmplă cu obiectele realității din jurul nostru în absența noastră. Și dacă nu poate fi percepută, atunci nu există. De îndată ce părăsim încăperea, tot conținutul acesteia, împreună cu încăperea în sine, încetează să existe sau, mai exact, continuă să existe doar în potențial.

În același timp, există un incendiu sau inundație, furt de echipamente sau intruși. Mai mult, existăm și în el, în diferite stări potențiale. Unul mă plimb prin cameră și fluieră o melodie stupidă, celălalt mă uit trist la fereastră, al treilea vorbește la telefon cu soția lui. Chiar și moartea noastră subită sau vestea fericită sub forma unui apel telefonic neașteptat trăiește în ea.

Imaginați-vă pentru o clipă toate posibilitățile ascunse în spatele ușii. Acum imaginați-vă că întreaga noastră lume este doar o colecție de astfel de potențiale nerealizate. Amuzant, nu?

Totuși, aici apare o întrebare firească: și ce? Da - amuzant, da - interesant, dar, de fapt, ce se schimbă? Știința tace modest despre asta. Pentru fizica cuantică, astfel de cunoștințe deschid noi căi de înțelegere a Universului și a mecanismelor sale, dar pentru noi, oameni departe de marile descoperiri științifice, astfel de informații par să fie inutile.

Cum degeaba!? La urma urmei, dacă eu, un muritor, exist în această lume, atunci eu, un nemuritor, exist în altă lume! Dacă viața mea constă dintr-o serie de eșecuri și dureri, atunci undeva exist - norocos și fericit? De fapt, nu există nimic în afara senzațiilor noastre, la fel cum nu este loc până nu intrăm în el. Organele noastre de percepție nu fac decât să ne înșele, desenând în creier o imagine a lumii care ne „înconjoară”. Ceea ce este de fapt în afara noastră rămâne un mister în spatele celor șapte peceți.

Există o cantitate mică de material radioactiv, asa de mic care într-o oră poate doar un atom se va descompune, dar cu aceeași probabilitate este posibil să nu se descompună; dacă se întâmplă acest lucru, tubul de citire este descărcat și releul este activat, coborând ciocanul, care rupe conul de acid cianhidric. Dacă lăsăm întregul sistem singur timp de o oră, atunci putem spune că pisica va fi în viață după acest timp, de îndată ce nu se va produce dezintegrarea atomului. Prima dezintegrare a unui atom ar fi otrăvit pisica. Funcția psi a sistemului în ansamblu va exprima acest lucru amestecând în sine sau mânjind pisica vie și moartă (iertați expresia) în proporții egale.

Tipic în astfel de cazuri este faptul că incertitudinea, limitată inițial la lumea atomică, este transformată într-o incertitudine macroscopică, care poate fi eliminat prin observare directă. Acest lucru ne împiedică să acceptăm naiv „modelul blur” ca reflectând realitatea. În sine, acest lucru nu înseamnă nimic neclar sau contradictoriu. Există o diferență între o fotografie neclară sau nefocalizată și o fotografie în nor sau ceață.

text original(Limba germana)

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, asa de 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 ultimul. Das hindert uns, in so naiver Weise ein "verwaschenes Modell" als Abbild der Wirklichkeit gelten zu lassen. An sich enthielte es nichts Unklares oder Widerspruchsvolles. Este ist ein Unterschied zwischen einer verwackelten oder unscharf eingestellten Photographie und einer Aufnahme von Wolken und Nebelschwaden.

Conform mecanicii cuantice, dacă nucleul nu este observat, atunci starea sa este descrisă printr-o suprapunere (amestecare) a două stări - un nucleu degradat și un nucleu nedegradat, prin urmare, pisica care stă în cutie este atât vie, cât și moartă la acelasi timp. Dacă cutia este deschisă, atunci experimentatorul poate vedea o singură stare specifică - „nucleul s-a dezintegrat, pisica este moartă” sau „nucleul nu s-a dezintegrat, pisica este vie”.

Întrebarea este așa: când sistemul încetează să mai existe ca un amestec de două stări și alege una concretă? Scopul experimentului este de a arăta că mecanica cuantică este incompletă fără niște reguli care specifică în ce condiții se prăbușește funcția de undă, iar pisica fie devine moartă, fie rămâne în viață, dar încetează să mai fie un amestec al ambelor.

Deoarece este clar că pisica trebuie să fie în mod necesar fie vie, fie moartă (nu există nicio stare care să combine viața și moartea), acest lucru va fi același pentru nucleul atomic. Trebuie să fie în mod necesar fie degradat, fie nedegradat.

În sistemele complexe mari care constau din multe miliarde de atomi, decoerența are loc aproape instantaneu și, din acest motiv, o pisică nu poate fi atât moartă, cât și vie pentru o perioadă de timp măsurabilă. Procesul de decoerență este o componentă esențială a experimentului.

Articolul original a apărut în 1935. Scopul lucrării a fost să discute despre paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) publicat de Einstein, Podolsky și Rosen la începutul aceluiași an. Articolele lui EPR și Schrödinger au subliniat natura ciudată a „entanglementului cuantic” (germană Verschränkung, engleză quantum entanglement, termen introdus de Schrödinger), caracteristică stărilor cuantice, care sunt o suprapunere a stărilor a două sisteme (de exemplu, două subatomice). particule).

interpretare de la Copenhaga

De fapt, Hawking și mulți alți fizicieni sunt de părere că „Școala de la Copenhaga” de interpretare a mecanicii cuantice subliniază în mod nerezonabil rolul observatorului. Unitatea finală între fizicieni în această problemă nu a fost încă atinsă.

Paralelizarea lumilor în fiecare moment de timp corespunde unui automat nedeterminist veritabil, spre deosebire de cel probabilist, când una dintre căile posibile este selectată la fiecare pas în funcție de probabilitatea acestora.

Paradoxul lui Wigner

Aceasta este o versiune complicată a experimentului Schrödinger. Eugene Wigner a introdus categoria „prieteni”. După finalizarea experimentului, experimentatorul deschide cutia și vede o pisică vie. Vectorul de stare al pisicii în momentul deschiderii cutiei intră în starea „nucleul nu s-a dezintegrat, pisica este în viață”. Astfel, în laborator, pisica a fost recunoscută ca fiind vie. În afara laboratorului este prieten. prietene nu știe încă dacă pisica este vie sau moartă. prietene recunoaște pisica ca fiind vie numai atunci când experimentatorul îl informează despre rezultatul experimentului. Dar toți ceilalți prieteni pisica nu a fost încă recunoscută ca în viață și o vor recunoaște numai atunci când vor fi informate cu privire la rezultatul experimentului. Astfel, o pisică poate fi considerată complet vie (sau complet moartă) doar atunci când toți oamenii din univers cunosc rezultatul experimentului. Până în acest punct, la scara Marelui Univers, pisica, potrivit lui Wigner, rămâne în viață și moartă în același timp.

Dacă sunteți interesat de un articol pe tema fizicii cuantice, atunci există o mare probabilitate să vă placă seria Big Bang Theory. Așadar, Sheldon Cooper a venit cu o nouă interpretare Experimentul gândirii lui Schrödinger(Găsiți un videoclip cu acest fragment la sfârșitul articolului). Dar pentru a înțelege dialogul lui Sheldon cu vecina sa Penny, să trecem mai întâi la interpretarea clasică. Deci, Pisica lui Schrödinger în cuvinte simple.

În acest articol, ne vom uita la:

• Scurt istoric
• Descrierea experimentului cu pisica lui Schrödinger
• Rezolvarea paradoxului pisicii lui Schrödinger

Vești bune imediat. În timpul experimentului Pisica lui Schrödinger nu a fost rănită. Pentru că fizicianul Erwin Schrödinger, unul dintre creatorii mecanicii cuantice, a efectuat doar un experiment de gândire.

Înainte de a ne scufunda în descrierea experimentului, să facem o mini digresiune în istorie.

La începutul secolului trecut, oamenii de știință au reușit să se uite în microcosmos. În ciuda similitudinii exterioare a modelului „atom-electron” cu modelul „Soare-Pământ”, s-a dovedit că legile newtoniene ale fizicii clasice cunoscute nouă nu funcționează în microcosmos. Prin urmare, a apărut o nouă știință - fizica cuantică și componenta ei - mecanica cuantică. Toate obiectele microscopice ale microlumii au fost numite cuante.

Atenţie! Unul dintre postulatele mecanicii cuantice este „suprapunerea”. Ne va fi util pentru a înțelege esența experimentului Schrödinger.

„Superpoziția” este capacitatea unui cuantum (poate fi un electron, un foton, nucleul unui atom) nu se află într-una, ci în mai multe stări în același timp sau este situat în mai multe puncte din spațiu în același timp , dacă nimeni nu se uită

Ne este greu să înțelegem acest lucru, deoarece în lumea noastră un obiect poate avea o singură stare, de exemplu, a fi, sau viu sau mort. Și poate fi doar într-un anumit loc în spațiu. Puteți citi despre „suprapunere” și rezultatele uimitoare ale experimentelor de fizică cuantică în acest articol.

Iată o ilustrare simplă a diferenței în comportamentul obiectelor micro și macro. Pune o minge într-una din cele 2 cutii. pentru că mingea este un obiect al lumii noastre macro, veți spune cu încredere: „Mingea se află doar într-una dintre cutii, în timp ce a doua este goală”. Dacă, în loc de o minge, luați un electron, atunci afirmația va fi adevărată că este simultan în 2 cutii. Așa funcționează legile microlumii. Exemplu: electronul în realitate nu se rotește în jurul nucleului unui atom, ci este situat în toate punctele sferei în jurul nucleului în același timp. În fizică și chimie, acest fenomen este numit „norul de electroni”.

Rezumat. Ne-am dat seama că comportamentul unui obiect foarte mic și al unui obiect mare se supune unor legi diferite. Legile fizicii cuantice și, respectiv, legile fizicii clasice.

Dar nu există nicio știință care să descrie tranziția de la macrocosmos la microcosmos. Deci, Erwin Schrödinger și-a descris experimentul de gândire doar pentru a demonstra incompletitudinea teoriei generale a fizicii. El a vrut ca paradoxul lui Schrödinger să arate că există o știință pentru descrierea obiectelor mari (fizica clasică) și o știință pentru descrierea micro-obiectelor (fizica cuantică). Dar nu există suficientă știință pentru a descrie tranziția de la sisteme cuantice la macrosisteme.

Descrierea experimentului cu pisica lui Schrödinger

Erwin Schrödinger a descris experimentul gândirii pisicilor în 1935. Versiunea originală a descrierii experimentului este prezentată în Wikipedia ( Pisica lui Schrödinger Wikipedia).

Iată o versiune a descrierii experimentului Pisica lui Schrödinger în cuvinte simple:

• O pisică a fost pusă într-o cutie de oțel închisă.
• În „Cutia Schrödinger” se află un dispozitiv cu miez radioactiv și gaz otrăvitor plasat într-un recipient.
• Nucleul se poate dezintegra în decurs de 1 oră sau nu. Probabilitatea de degradare este de 50%.
• Dacă nucleul se descompune, atunci contorul Geiger îl va înregistra. Releul va funcționa și ciocanul va sparge recipientul de gaz. Pisica lui Schrödinger este moartă.
• Dacă nu, atunci pisica lui Schrödinger va fi în viață.

Conform legii „suprapunerii” a mecanicii cuantice, într-un moment în care nu observăm sistemul, nucleul unui atom (și, în consecință, pisica) se află în 2 stări în același timp. Nucleul se află în starea dezintegrată/nedegradată. Și pisica este într-o stare de viață/moartă în același timp.

Dar știm sigur că, dacă „Cutia lui Schrödinger” este deschisă, atunci pisica poate fi doar într-una dintre stările:

• dacă miezul nu s-a dezintegrat, pisica noastră este în viață
• dacă miezul s-a dezintegrat, pisica este moartă

Paradoxul experimentului este că conform fizicii cuantice: înainte de a deschide cutia, pisica este atât vie, cât și moartă în același timp, dar în conformitate cu legile fizicii din lumea noastră, acest lucru este imposibil. Pisică poate fi într-o anumită stare - a fi în viață sau a fi mort. Nu există o stare mixtă „pisica vie/moartă” în același timp.

Înainte de a obține indiciu, urmăriți această ilustrare video minunată a paradoxului experimentului cu pisica lui Schrödinger (mai puțin de 2 minute):

Rezolvarea paradoxului pisicii lui Schrödinger - interpretarea Copenhaga

Acum indiciul. Acordați atenție misterului special al mecanicii cuantice - paradoxul observatorului. Obiectul microlumii (în cazul nostru, nucleul) se află în mai multe stări în același timp doar atâta timp cât nu monitorizăm sistemul.

de exemplu, celebrul experiment cu 2 fante și un observator. Când un fascicul de electroni a fost direcționat către o placă opacă cu 2 fante verticale, apoi pe ecranul din spatele plăcii, electronii au desenat un „model de undă” - verticale, care alternează dungi întunecate și luminoase. Dar când experimentatorii au vrut să „vadă” cum electronii zboară prin fante și au instalat un „observator” din partea laterală a ecranului, electronii au desenat pe ecran nu un „model de undă”, ci 2 dungi verticale. Acestea. s-a comportat nu ca undele, ci ca niște particule.

Se pare că particulele cuantice însele decid ce stare vor lua în momentul în care sunt „măsurate”.

Pe baza acestui fapt, explicația (interpretarea) modernă de la Copenhaga a fenomenului „Pisica lui Schrödinger” sună astfel:

În timp ce nimeni nu urmărește sistemul „cat-core”, nucleul este în starea de degradat/nedegradat în același timp. Dar este o greșeală să spui că pisica este vie/moartă în același timp. De ce? Da, pentru că fenomenele cuantice nu sunt observate în macrosisteme. Este mai corect să vorbim nu despre sistemul „cat-core”, ci despre sistemul „nucleus-detector (contor Geiger)”.

Nucleul alege una dintre stări (degradat/nedegradat) în momentul observării (sau măsurării). Dar această alegere nu are loc în momentul în care experimentatorul deschide cutia (deschiderea cutiei are loc în macrocosmos, foarte departe de lumea nucleului). Nucleul își alege starea în momentul în care lovește detectorul. Ideea este că sistemul nu este suficient descris în experiment.

Astfel, interpretarea de la Copenhaga a paradoxului Pisicii lui Schrödinger neagă că înainte de deschiderea cutiei, Pisica lui Schrödinger se afla într-o stare de suprapunere - era în starea unei pisici vie/moarte în același timp. O pisică din macrocosmos poate și se află într-o singură stare.

Rezumat. Schrödinger nu a descris pe deplin experimentul. Nu este corect (mai precis, este imposibil de conectat) sistemele macroscopice și cuantice. Legile cuantice nu funcționează în macrosistemele noastre. În acest experiment, nu „cat-core” interacționează, ci „cat-detector-core”. Pisica este din macrocosmos, iar sistemul „detector-nucleu” este din microcosmos. Și numai în lumea sa cuantică, nucleul poate fi în 2 stări în același timp. Aceasta are loc înainte de momentul măsurării sau al interacțiunii nucleului cu detectorul. O pisică în macrocosmosul său poate fi și este doar într-o singură stare. Asa de, doar la prima vedere pare ca starea pisicii „vie sau moarta” este determinata in momentul deschiderii cutiei. De fapt, soarta lui este determinată în momentul interacțiunii dintre detector și nucleu.

Rezumat final. Starea sistemului „detector-nucleu-pisică” este conectată NU cu persoana - observatorul din spatele cutiei, ci cu detectorul - observatorul din spatele nucleului.

Uf. Aproape spălat pe creier! Dar cât de plăcut este să înțelegi cheia paradoxului! Ca într-o glumă veche a elevilor despre un profesor: „În timp ce povesteam, eu însumi am înțeles!”.

Interpretarea lui Sheldon a paradoxului pisicii lui Schrödinger

Acum poți să stai pe spate și să asculți cea mai recentă interpretare a lui Sheldon a experimentului gândirii lui Schrödinger. Esența interpretării sale este că poate fi aplicată în relațiile dintre oameni. Pentru a înțelege dacă relația dintre un bărbat și o femeie este bună sau rea, trebuie să deschideți cutia (mergi la o întâlnire). Și înainte de asta, sunt și bune și rele în același timp.

Ei bine, cum vă place acest „experiment drăguț”? În vremea noastră, Schrödinger ar fi fost pedepsit de activiștii pentru drepturile animalelor pentru asemenea experimente de gândire brutale cu o pisică. Sau poate nu era o pisică, ci Pisica lui Schrödinger?! Biata fată, a suferit de acest Schrodinger (((

Ne vedem în postările următoare!

Va doresc tuturor o zi buna si o seara placuta!

P.S. Împărtășește-ți gândurile în comentarii. Și pune întrebări.

P.S. Abonați-vă la blog - formularul de abonare se află sub articol.

YouTube enciclopedic

• 1 / 5

  De fapt, Hawking și mulți alți fizicieni sunt de părere că „Școala de la Copenhaga” de interpretare a mecanicii cuantice subliniază în mod nerezonabil rolul observatorului. Unitatea finală între fizicieni în această problemă nu a fost încă atinsă.

  Paralelizarea lumilor în fiecare moment de timp corespunde unui automat nedeterminist veritabil, spre deosebire de cel probabilist, când una dintre căile posibile este selectată la fiecare pas în funcție de probabilitatea acestora.

  Paradoxul lui Wigner

  Aceasta este o versiune complicată a experimentului Schrödinger. Eugene Wigner a introdus categoria „prieteni”. După finalizarea experimentului, experimentatorul deschide cutia și vede o pisică vie. Vectorul de stare al pisicii în momentul deschiderii cutiei intră în starea „nucleul nu s-a dezintegrat, pisica este în viață”. Astfel, în laborator, pisica a fost recunoscută ca fiind vie. În afara laboratorului este prieten. prietene nu știe încă dacă pisica este vie sau moartă. prietene recunoaște pisica ca fiind vie numai atunci când experimentatorul îl informează despre rezultatul experimentului. Dar toți ceilalți prieteni pisica nu a fost încă recunoscută ca în viață și o vor recunoaște numai atunci când vor fi informate cu privire la rezultatul experimentului. Astfel, o pisică poate fi considerată complet vie (sau complet moartă) doar atunci când toți oamenii din univers cunosc rezultatul experimentului. Până în acest punct, la scara Marelui Univers, pisica, potrivit lui Wigner, rămâne în viață și moartă în același timp.

  Uz practic

  Cele de mai sus se aplică în practică: în calcul cuantic și în criptografia cuantică. Un cablu de fibră optică transmite un semnal luminos care se află într-o suprapunere a două stări. Dacă atacatorii se conectează la cablu undeva la mijloc și fac o atingere de semnal acolo pentru a asculta informațiile transmise, atunci aceasta va prăbuși funcția de undă (din punctul de vedere al interpretării de la Copenhaga, se va face o observație) și lumina va intra într-una din stări. După efectuarea testelor statistice ale luminii la capătul receptor al cablului, se va putea afla dacă lumina se află într-o suprapunere de stări sau dacă a fost deja observată și transmisă în alt punct. Acest lucru face posibilă crearea unor mijloace de comunicare care exclud interceptarea și interceptarea semnalelor imperceptibile.

  Experimentul (care în principiu poate fi realizat, deși încă nu au fost create sisteme de lucru ale criptografiei cuantice capabile să transmită cantități mari de informații) mai arată că „observarea” în interpretarea de la Copenhaga nu are nimic de-a face cu mintea observatorului, întrucât în ​​acest caz modificarea statisticilor la capătul cablului duce la o ramură complet neînsuflețită a firului.