V roku 1935 publikoval horlivý odporca novovznikajúcej kvantovej mechaniky Eric Schrödinger článok, ktorý chcel odsúdiť a dokázať zlyhanie nového odvetvia vývoja fyziky.

Podstatou článku je vykonávanie myšlienkový experiment :

1. Živá mačka je umiestnená v úplne uzavretej krabici.
2. Vedľa mačky je umiestnený Geigerov počítač obsahujúci jeden rádioaktívny atóm.
3. Banka naplnená kyselinou je pripevnená priamo na Geigerov počítač.
4. Prípadný rozpad rádioaktívneho atómu spustí Geigerov počítač, ktorý následne rozbije banku a kyselina, ktorá sa z nej vyleje, zabije mačku.
5. Bude mačka žiť alebo zomrie, ak bude s takými nepríjemnými susedmi?
6. Na experiment je vyhradená jedna hodina.

Odpoveď na táto otázka a bol vyzvaný, aby dokázal nekonzistentnosť kvantovej teórie, ktorá je založená na superpozícii: zákon paradoxu – všetky mikročastice nášho sveta sú vždy v dvoch stavoch súčasne, kým ich nezačnú pozorovať.

To znamená, že v uzavretom priestore (kvantová teória) je naša mačka, podobne ako jej nepredvídateľný sused - atóm, synchrónne prítomná. v dvoch štátoch:

1. Živá a mŕtva mačka zároveň.
2. Rozpadnutý, a zároveň nerozpadnutý atóm.

Čo je podľa klasickej fyziky úplná absurdita. Je nemožné, aby takéto vzájomne sa vylučujúce veci existovali súčasne.

A to je správne, ale len z pohľadu makrokozmu. Zatiaľ čo v mikrokozme fungujú úplne iné zákony, a preto sa Schrödinger mýlil, keď zákony makrokozmu aplikoval na vzťahy v mikrokozme. Neuvedomujúc si to cielený dohľad za pretrvávajúcimi neistotami mikrosveta, eliminovať tie posledné.

Inými slovami, ak otvoríte uzavretý systém, v ktorom je mačka umiestnená spolu s rádioaktívnym atómom, uvidíme len jeden z možných stavov testovanej osoby.

Dokázal to americký fyzik z Arkansasskej univerzity Art Hobson. Podľa jeho teórie, ak skombinujete mikrosystém (rádioaktívny atóm) s makrosystémom (Geigerov počítač), ten bude určite naplnený štátom. kvantové zapletenie najprv a ide do superpozície. A keďže tento jav nemôžeme priamo pozorovať, stane sa pre nás neprijateľným (ako tvrdil Schrödinger).

Takže sme zistili, že atóm a počítadlo žiarenia sú v rovnakej superpozícii. Potom koho alebo čo možno pre tento systém nazvať mačkou? Ak uvažujete logicky, mačka sa v tomto prípade stane indikátorom stavu rádioaktívneho jadra (jednoducho indikátorom):

1. Mačka je živá, jadro sa nerozpadlo.
2. Mačka je mŕtva, jadro sa rozpadlo.

Musíme však brať do úvahy fakt, že aj mačka je súčasťou jednotného systému, keďže je aj vo vnútri boxu. Preto je podľa kvantovej teórie mačka s atómom v takzvanom nelokálnom spojení, t.j. v zmätený stav , a teda v superpozícii mikrosveta.

Z toho vyplýva, že pri náhlej zmene jedného z objektov systému sa tak stane aj s iným objektom, nech sú od seba akokoľvek vzdialené. Okamžitá zmena stavu oboch objektov dokazuje, že máme dočinenia jednotný systém, jednoducho rozdelený priestorom na dve časti.

Takže môžeme s istotou povedať, že Schrödingerova mačka je momentálne buď nažive, ak sa atóm nerozpadol, alebo mŕtva, ak sa atóm rozpadol.

A predsa sa práve vďaka Schrödingerovmu myšlienkovému experimentu podarilo skonštruovať matematické zariadenie, ktoré opisuje superpozíciu mikrosveta. Toto poznanie sa nachádza široké uplatnenie v kryptografii a počítačových technológiách.

Nakoniec by som chcel poznamenať nevyčerpateľnú lásku k tajomnému paradoxu „Schrödingerovej mačky“ zo strany všetkých druhov spisovateľov a kinematografie. To je len tak pár príkladov:

1. Magické zariadenie s názvom „Schrödingerova mačka“ v Lukjanenkovom románe „Posledná hliadka“.
2. V detektívnom románe Dirk Gently's Detective Agency od Douglasa Adamsa sa živo diskutuje o probléme Schrödingerovej mačky.
3. V románe R. E. Heinleina „Mačka prechádzajúca stenami“ protagonista, mačka, je takmer neustále v dvoch stavoch súčasne.
4. Slávny Cheshire Cat Lewis Carroll v románe „Alenka v krajine zázrakov“ sa rád objavuje na viacerých miestach naraz.
5. Ray Bradbury v románe Fahrenheit 451 nastoľuje otázku Schrödingerovej mačky v podobe živého mŕtveho mechanického psa.
6. Christopher Stashef v knihe The Mage Healer opisuje svoju víziu Schrödingerovej mačky veľmi svojským spôsobom.

A mnoho ďalších očarujúcich, úplne nemožných predstáv o tak tajomnom myšlienkovom experimente.

Vznikol akýsi „sekundárny“. Sám sa len zriedka zaoberal konkrétnym vedecký problém. Jeho obľúbený žáner práce bol odpoveďou na niekoho iného vedecký výskum, vývoj tohto diela alebo jeho kritika. Napriek tomu, že sám Schrödinger bol svojou povahou individualista, vždy potreboval myšlienku niekoho iného, ​​podporu pre ďalšiu prácu. Napriek tomuto zvláštnemu prístupu sa Schrödingerovi podarilo urobiť veľa objavov.

Životopisné informácie

Schrödingerovu teóriu dnes poznajú nielen študenti fyzikálnych a matematických odborov. Bude to zaujímať každého, kto sa zaujíma o populárnu vedu. Túto teóriu vytvoril známy fyzik E. Schrodinger, ktorý sa zapísal do dejín ako jeden z tvorcov kvantovej mechaniky. Vedec sa narodil 12. augusta 1887 v rodine majiteľa továrne na výrobu olejových súknov. Budúci vedec, známy po celom svete svojou záhadou, mal v detstve rád botaniku a kreslenie. Jeho prvým mentorom bol jeho otec. V roku 1906 začal Schrödinger štúdium na Viedenskej univerzite, počas ktorého začal obdivovať fyziku. Keď prišiel prvý Svetová vojna, vedec išiel slúžiť ako delostrelec. AT voľný časštudoval teórie Alberta Einsteina.

Začiatkom roku 1927 sa vo vede vyvinula dramatická situácia. E. Schrödinger veril, že základom teórie o kvantové procesy myšlienka kontinuity vĺn by mala slúžiť. Naopak, Heisenberg veril, že koncept vlnovej diskrétnosti, ako aj myšlienka kvantových skokov, by mali byť základom pre túto oblasť poznania. Niels Bohr neprijal žiadnu z pozícií.

Pokroky vo vede

Za vytvorenie konceptu vlnovej mechaniky v roku 1933 dostal Schrödinger Nobelovu cenu. Vedec, vychovaný v tradíciách klasickej fyziky, však nemohol myslieť v iných kategóriách a kvantovú mechaniku nepovažoval za plnohodnotné odvetvie poznania. S duálnym správaním častíc sa nemohol uspokojiť a snažil sa ho zredukovať výlučne na vlnové správanie. Schrödinger to v diskusii s N. Bohrom vyjadril takto: „Ak ich plánujeme zachovať kvantové skoky, potom všeobecne ľutujem, že som svoj život spojil s atómovou fyzikou.

Ďalšia práca výskumníka

Schrödinger zároveň nebol len jedným zo zakladateľov modernej kvantovej mechaniky. Bol to on, kto zaviedol pojem „objektivita opisu“ do vedeckého používania. Toto je príležitosť vedeckých teórií opísať realitu bez účasti pozorovateľa. Jeho daľší výskum sa venovali teórii relativity, termodynamickým procesom, Bornovej nelineárnej elektrodynamike. Vedci tiež urobili niekoľko pokusov o vytvorenie jednotnej teórie poľa. Okrem toho E. Schrödinger ovládal šesť jazykov.

Najznámejšia hádanka

Schrödingerova teória, v ktorej vystupuje tá istá mačka, vyrástla z vedcovej kritiky kvantovej teórie. Jedným z jeho hlavných postulátov je, že pokiaľ systém nie je pozorovaný, je v stave superpozície. A to v dvoch alebo viacerých stavoch, ktoré vylučujú vzájomnú existenciu. Stav superpozície vo vede má nasledujúcu definíciu: je to schopnosť kvanta, ktorým môže byť aj elektrón, fotón alebo napríklad jadro atómu, byť súčasne v dvoch stavoch alebo dokonca v dvoch stavoch. bodov v priestore v čase, keď ho nikto nesleduje.

Predmety v rôznych svetoch

Pre bežného človeka je veľmi ťažké pochopiť takúto definíciu. Pretože každý predmet materiálny svet môže byť buď v jednom bode v priestore alebo v inom. Tento jav možno ilustrovať nasledovne. Pozorovateľ vezme dve krabice a do jednej vloží tenisovú loptičku. Bude jasné, že v jednej krabici je a v druhej nie. Ale ak je elektrón umiestnený v jednom z kontajnerov, potom bude pravdivé nasledujúce tvrdenie: táto častica je súčasne v dvoch krabiciach, bez ohľadu na to, aké paradoxné sa to môže zdať. Rovnakým spôsobom sa elektrón v atóme nenachádza v presne definovanom bode v tom či onom čase. Otáča sa okolo jadra, pričom sa nachádza vo všetkých bodoch obežnej dráhy súčasne. Vo vede sa tento jav nazýva "elektrónový oblak".

Čo tým chcel vedec dokázať?

Teda správanie malých a veľké predmety implementované v dokonalom iné pravidlá. V kvantovom svete existujú určité zákony av makrokozme - úplne iné. Neexistuje však taký pojem, ktorý by vysvetľoval prechod zo sveta materiálne položkyľuďom známy z mikrosveta. Schrödingerova teória vznikla s cieľom demonštrovať nedostatočnosť výskumu v oblasti fyziky. Vedec chcel ukázať, že existuje veda, ktorej účelom je popisovať malé predmety, a existuje oblasť poznania, ktorá študuje bežné predmety. Z veľkej časti kvôli práci vedca bola fyzika rozdelená na dve oblasti: kvantovú a klasickú.

Schrödingerova teória: opis

Vedec opísal svoj slávny myšlienkový experiment v roku 1935. Pri jej realizácii sa Schrödinger opieral o princíp superpozície. Schrödinger zdôraznil, že pokiaľ fotón nepozorujeme, môže to byť buď častica, alebo vlna; červená aj zelená; okrúhle aj hranaté. Tento princíp neurčitosti, ktorý priamo vyplýva z konceptu kvantového dualizmu, použil Schrödinger vo svojej slávnej mačacej hádanke. Stručný význam experimentu je nasledujúci:

• V uzavretej krabici je umiestnená mačka, ako aj nádoba s kyselinou kyanovodíkovou a rádioaktívnou látkou.
• Jadro sa môže rozpadnúť do hodiny. Pravdepodobnosť tohto je 50%.
• Ak sa atómové jadro rozpadne, zaznamená to Geigerov počítač. Mechanizmus bude fungovať a skrinka s jedom sa rozbije. Mačka zomrie.
• Ak nedôjde k rozpadu, Schrödingerova mačka bude nažive.

Podľa tejto teórie, kým nie je mačka pozorovaná, je súčasne v dvoch stavoch (mŕtva a živá), rovnako ako jadro atómu (rozložené alebo nerozložené). Samozrejme, je to možné len podľa zákonov kvantového sveta. V makrokozme nemôže byť mačka živá aj mŕtva súčasne.

Pozorovateľský paradox

Pre pochopenie podstaty Schrödingerovej teórie je potrebné mať pochopenie aj pre paradox pozorovateľa. Jeho význam spočíva v tom, že objekty mikrokozmu môžu byť súčasne v dvoch stavoch len vtedy, keď nie sú pozorované. Napríklad vo vede je známy takzvaný „Experiment s 2 štrbinami a pozorovateľom“. Na nepriehľadnú platňu, v ktorej boli vytvorené dve vertikálne štrbiny, vedci nasmerovali lúč elektrónov. Na obrazovke za platňou elektróny namaľovali vlnový vzor. Inými slovami, nechali čierne a biele pruhy. Keď chceli vedci pozorovať, ako elektróny prelietavajú cez štrbiny, častice na obrazovke zobrazili iba dva zvislé pruhy. Správali sa ako častice, nie ako vlny.

Kodanské vysvetlenie

Moderné vysvetlenie Schrödingerovej teórie sa nazýva kodanské. Na základe paradoxu pozorovateľa to znie takto: pokiaľ nikto nepozoruje jadro atómu v sústave, nachádza sa súčasne v dvoch stavoch – rozpadnutý a nerozpadnutý. Tvrdenie, že mačka je živá a mŕtva zároveň, je však krajne mylné. Veď v makrokozme nikdy nie sú pozorované rovnaké javy ako v mikrokozme.

Takže rozprávame sa nie o systéme „cat-core“, ale o tom, že Geigerov počítač a jadro atómu sú vzájomne prepojené. Jadro si môže vybrať jeden alebo druhý stav v okamihu, keď sa vykonávajú merania. Avšak daný výber sa nekoná v momente, keď experimentátor otvorí škatuľu so Schrödingerovou mačkou. V skutočnosti sa otvorenie schránky odohráva v makrokozme. Inými slovami, v systéme, ktorý je veľmi vzdialený od atómového sveta. Preto si jadro vyberá svoj stav presne v momente, keď narazí na detektor Geigerovho počítača. Erwin Schrödinger teda vo svojom myšlienkovom experimente úplne nepopísal systém.

Všeobecné závery

Nie je teda celkom správne spájať makrosystém s mikroskopickým svetom. V makrosvete kvantové zákony stratiť svoju moc. Jadro atómu môže byť súčasne v dvoch stavoch iba v mikrokozme. To isté nemožno povedať o mačke, pretože je objektom makrokozmu. Preto sa len na prvý pohľad zdá, že mačka prechádza zo superpozície do jedného zo stavov v momente otvorenia škatule. V skutočnosti je jeho osud určený vo chvíli, keď atómové jadro interaguje s detektorom. Záver možno vyvodiť nasledovne: stav systému v hádanke Erwina Schrödingera nemá nič spoločné s človekom. Nezáleží na experimentátorovi, ale na detektore – predmete, ktorý jadro „pozoruje“.

Pokračovanie konceptu

Schrödingerova teória jednoducho povedané je opísaná nasledovne: kým sa pozorovateľ na systém nepozerá, môže byť súčasne v dvoch stavoch. Ďalší vedec - Eugene Wigner však zašiel ďalej a rozhodol sa doviesť Schrödingerovu koncepciu do úplnej absurdity. "Prepáčte!" povedal Wigner, "čo ak vedľa experimentátora, ktorý sleduje mačku, je jeho kolega?" Partner nevie, čo presne videl samotný experimentátor v momente, keď otvoril škatuľu s mačkou. Schrödingerova mačka opúšťa stav superpozície. Nie však pre kolegu pozorovateľa. Až v tom okamihu, keď sa osud mačky dozvie o mačke, môže byť zviera konečne nazývané živé alebo mŕtve. Okrem toho sú na planéte Zem miliardy ľudí. A konečný verdikt možno vyniesť až vtedy, keď sa výsledok experimentu stane majetkom všetkých živých bytostí. Osud mačky a Schrödingerovej teórii možno samozrejme stručne povedať všetkým ľuďom, ale je to veľmi dlhý a namáhavý proces.

Princípy kvantového dualizmu vo fyzike neboli nikdy vyvrátené Schrödingerovým myšlienkovým experimentom. V istom zmysle nemôže byť každý tvor nazývaný ani živý, ani mŕtvy (je v superpozícii), pokiaľ existuje aspoň jedna osoba, ktorá ho nesleduje.

Nie každý číta knihy o veľkých vynálezoch ľudstva. Ale určite každý, kto sledoval seriál „Teória veľký tresk“, počuli o fenoméne ako „Schrödingerova mačka“. Keďže to súvisí s kvantovou mechanikou, človek bez technické vzdelanie dosť ťažké pochopiť jeho význam. Pokúsme sa jednoduchými slovami zistiť, čo znamená pojem "Schrödingerova mačka".

Obsah:

Stručné historické pozadie

Erwin Schrödinger – slávny fyzik, jeden z tvorcov teórie kvantovej mechaniky. punc jeho vedecká činnosť bola sekundárna tzv. Málokedy bol prvý, kto niečo vyšetroval.

V podstate Schrödinger písal recenzie na niečí vynález resp vedecký úspech, kritizovali autora alebo pristúpili k ďalšiemu rozvoju výskumu a objavov iných ľudí. Hoci bol od prírody individualista, nemohol sa nespoliehať na nápady a myšlienky iných ľudí, z ktorých vychádzal pri svojom výskume. Napriek tomu urobil obrovský prínos vo vývoji kvantovej mechaniky, najmä vďaka jeho hádanke o „Schrödingerovej mačke“.

Schrödingerove úspechy vo vede zahŕňajú:

• vytvorenie konceptu vlnovej mechaniky (za to dostal Nobelovu cenu v roku 1933);
• zavedené do vedecký obrat pojem „objektivita opisu“ – zdôvodnil možnosť vedeckých teórií bez priama účasť predmet výskumu (vonkajší pozorovateľ) na opis okolitej reality;
• vyvinul teóriu relativity;
• študoval termodynamické procesy a Bornovu nelineárnu elektrodynamiku;
• pokúsil vytvoriť jednotná teória poliach.

Koncept "Schrödingerovej mačky"

"Shroedingerova mačka"- slávna záhada Schrödingerovej teórie, myšlienkový experiment vedený rakúskym teoretickým fyzikom, pomocou ktorého bolo možné preukázať neúplnosť kvantovej mechaniky pri prechode od mikrosystémov k makrosystémom. Celá táto teória je založená na kritike úspechy vedcov kvantová mechanika.

Skôr ako pristúpime k popisu experimentu, je potrebné definovať základné pojmy, ktoré sa v ňom používajú. Hlavný postulát slávneho fenoménu hovorí, že kým systém nikto nesleduje, je in superpozičná poloha- súčasne v dvoch alebo viacerých stavoch, ktoré vylučujú vzájomnú existenciu. Sám Schrödinger dal nasledujúcu definíciu superpozície - ide o kvantovú schopnosť (elektrón, fotón a jadro atómu môže byť v úlohe kvanta) byť v niekoľkých stavoch alebo niekoľkých bodoch priestoru súčasne. , pričom systém nikto nesleduje. Kvantum je mikroskopický objekt mikroprostredia.

Popis experimentu

Pôvodný článok, v ktorom Schrödinger vysvetľuje svoj experiment, bol publikovaný v roku 1935. Na opis experimentu bola použitá metóda porovnávania a dokonca zosobnenia.

Pochopiť, čo presne mal Schrödinger na mysli pri štúdiu tohto článku, je veľmi ťažké. Pokúsim sa opísať podstatu experimentu jednoduchými slovami.

Vložíme mačku do škatule s mechanizmom, ktorý obsahuje rádioaktívne atómové jadro, a nádobu naplnenú jedovatým plynom. Experiment sa vykonáva s presne vybranými parametrami pravdepodobnosti rozpadu atómové jadro– 50 % na 1 hodinu. Keď sa jadro rozpadne, plyn uniká z nádoby, čo vedie k smrti mačky. Ak sa tak nestane, mačke sa nič nestane, je živá a zdravá.

Ubehne hodina a my chceme dostať odpoveď na otázku: zomrela mačka alebo zostala nažive? Podľa pokročilej Schrödingerovej teórie je jadro atómu, podobne ako mačka, v krabici v niekoľkých stavoch súčasne (definícia superpozície). Do momentu otvorenia škatuľky má mikrosystém, v ktorom sa nachádza jadro atómu a mačka, s pravdepodobnosťou 50% - stav "jadro sa rozpadlo, mačka zomrela" a s rovnakým pravdepodobnosť majú stav "jadro sa nerozpadlo, mačka žije". Potvrdzuje to hypotézu, že mačka sediaca v boxe je zároveň živá aj mŕtva, čiže je v tom istom čase vo viacerých stavoch. Ukazuje sa, že mačka sediaca v boxe je živá aj mŕtva zároveň.

rozprávanie jednoduchý jazyk, Fenomén Schrödingerovej mačky vysvetľuje možnosť skutočnosti že z pohľadu kvantovej mechaniky je mačka živá aj mŕtva zároveňčo je v skutočnosti nemožné. Na tomto základe môžeme konštatovať, že v teórii kvantovej mechaniky existujú významné nedostatky.

Ak nepozorujete jadro atómu v mikrosystéme, tak dochádza k miešaniu dvoch stavov – rozpadnutého a nerozpadnutého jadra. Po otvorení krabice môže experimentátor pozorovať iba jednu konkrétny štát. Keďže mačka predstavuje jadro atómu, bude tiež len v jednom stave - buď živá alebo mŕtva.

Rozlúštenie paradoxu – kodanská interpretácia

Vedci z Kodane rozlúštili hádanku Schrödingerovej mačky. Moderná kodanská interpretácia je taká, že mačka je živá/mŕtva bez prechodných stavov, pretože jadro sa nerozloží alebo sa nerozpadne, keď sa škatuľka otvorí, ale ešte skôr, keď sa jadro pošle do detektora. Vysvetlenie je nasledovné: redukcia vlnová funkcia Mikrosystém „mačka-detektor-jadro“ nemá žiadne spojenie s osobou pozorujúcou box, ale je spojený s detektorom-pozorovateľom jadra.

Táto interpretácia fenoménu Schrödingerovej mačky popiera možnosť, že by sa mačka pred otvorením krabice nachádzala v stave superpozície – v stave živej/mŕtvej mačky súčasne. Mačka v makrosystéme je vždy len v jednom stave.

Dôležité! Schrödingerov experiment ukázal, že mikroobjekt a makroobjekt sa správajú v systémoch v súlade s rôzne zákony- zákony kvantovej fyziky a zákony fyziky v jej klasické chápanie resp.

Ale neexistuje žiadna veda, ktorá by skúmala javy pri prechode z makrosystému na mikrosystém. Erwin Schrödinger bol nadšený myšlienkou uskutočniť takýto experiment práve s cieľom dokázať slabosť a neúplnosť všeobecnej teórie fyziky. Jeho najhlbšou túžbou bolo dokázať konkrétnou skúsenosťou, že každá veda plní svoje vlastné úlohy: klasickej fyzikyštuduje makroobjekty, kvantová fyzika študuje mikroobjekty. Je potrebné rozvíjať sa vedecké poznatky opísať proces prechodu od veľkých k malým objektom v systémoch.

Pre jednoduchého laika je veľmi ťažké hneď pochopiť podstatu tohto paradoxu. V mysli každého človeka skutočne existuje presvedčenie, že akýkoľvek predmet materiálneho sveta je v tento momentčas môže byť len v jednom bode.

Ale Schrödingerovu teóriu možno aplikovať len na mikroobjekty, kým mačka je objektom makrokozmu.

Najnovšou interpretáciou paradoxu Schrödingerovej mačky je jeho aplikácia v Teórii veľkého tresku, v ktorej hlavný hrdina Sheldon Cooper vysvetlil svoju povahu menej vzdelanej Penny. Cooper tento fenomén preniesol aj do oblasti ľudské vzťahy. Pochopiť dobré resp zlý vzťah medzi osobami opačného pohlavia, stačí otvoriť krabicu. A až do tohto bodu je každý vzťah dobrý aj zlý.

24. júna 2015

Na moju hanbu sa chcem priznať, že som tento výraz počul, ale vôbec som nevedel, čo znamená a prinajmenšom na akú tému bol použitý. Poviem vám, čo som čítal na internete o tejto mačke ...

« Shroedingerova mačka“- to je názov slávneho myšlienkového experimentu slávneho rakúskeho teoretického fyzika Erwina Schrödingera, ktorý je tiež laureátom nobelová cena. Pomocou tohto fiktívneho experimentu chcel vedec ukázať neúplnosť kvantovej mechaniky pri prechode od subatomárnych systémov k makroskopickým systémom.

Pôvodný článok Erwina Schrödingera vyšiel v roku 1935. Tu je citát:

Môžete tiež skonštruovať prípady, v ktorých stačí burleska. Nechajte nejakú mačku zavrieť do oceľovej komory spolu s ďalším diabolským strojom (ktorý by mal byť bez ohľadu na zásah mačky): vnútri Geigerovho pultu je malé množstvo rádioaktívna látka, taký malý, že len jeden atóm sa môže rozpadnúť do hodiny, no s rovnakou pravdepodobnosťou sa nemusí rozpadnúť; ak k tomu dôjde, čítacia trubica sa vybije a aktivuje sa relé, ktoré spustí kladivo, čím sa zlomí kužeľ kyseliny kyanovodíkovej.

Ak celý tento systém necháme hodinu pre seba, potom môžeme povedať, že po tomto čase bude mačka nažive, pokiaľ sa atóm nerozpadne. Prvý rozpad atómu by mačku otrávil. Psi-funkcia systému ako celku to vyjadrí zmiešaním alebo rozmazaním živej a mŕtvej mačky (prepáčte za výraz) v rovnakých pomeroch. Typické v podobné prípady je, že neistota bola spočiatku obmedzená atómový svet, sa prevádza na makroskopickú neistotu, ktorú je možné eliminovať priamym pozorovaním. To nám bráni naivne akceptovať „model rozmazania“ ako odrážajúci realitu. To samo o sebe neznamená nič nejasné alebo protirečivé. Je rozdiel medzi neostrou alebo neostrou fotkou a záberom z oblaku alebo hmly.

Inými slovami:

1. Je tam krabica a mačka. Krabička obsahuje mechanizmus obsahujúci rádioaktívne atómové jadro a nádobu s jedovatým plynom. Experimentálne parametre sú zvolené tak, aby pravdepodobnosť rozpadu jadra za 1 hodinu bola 50 %. Ak sa jadro rozpadne, plynová nádoba sa otvorí a mačka zomrie. Ak nedôjde k rozpadu jadra, mačka zostáva živá a zdravá.
2. Zatvoríme mačku do krabice, počkáme hodinu a pýtame sa sami seba: je mačka živá alebo mŕtva?
3. Kvantová mechanika nám hovorí, že atómové jadro (a teda mačka) je vo všetkých možné stavy v rovnakom čase (porov. kvantová superpozícia). Predtým, ako sme otvorili škatuľku, je systém „mačacie jadro“ v stave „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“ s pravdepodobnosťou 50% a v stave „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“ s pravdepodobnosťou 50 %. Ukazuje sa, že mačka sediaca v boxe je živá aj mŕtva zároveň.
4. Podľa moderných Kodanská interpretácia, mačka je stále nažive / mŕtva bez akýchkoľvek medzistavov. A výber stavu rozpadu jadra nastáva nie v okamihu otvorenia škatule, ale dokonca aj vtedy, keď jadro vstúpi do detektora. Pretože redukcia vlnovej funkcie systému „mačka-detektor-jadro“ nie je spojená s ľudským pozorovateľom krabice, ale je spojená s detektorom-pozorovateľom jadra.

Podľa kvantovej mechaniky, ak jadro atómu nie je pozorované, potom je jeho stav opísaný zmesou dvoch stavov - rozpadnuté jadro a nerozpadnuté jadro, teda mačka sediaca v krabici a zosobňujúca jadro atómu. je živý aj mŕtvy zároveň. Ak sa škatuľka otvorí, potom môže experimentátor vidieť iba jeden konkrétny stav – „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“ alebo „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“.

esencia ľudský jazyk: Schrödingerov experiment ukázal, že z pohľadu kvantovej mechaniky je mačka živá aj mŕtva zároveň, čo nemôže byť. teda kvantová mechanika má značné nedostatky.

Otázka znie: kedy systém prestane existovať ako zmes dvoch stavov a vyberie si jeden konkrétny? Účelom experimentu je ukázať, že kvantová mechanika je neúplná bez niektorých pravidiel, ktoré špecifikujú, za akých podmienok sa vlnová funkcia zrúti a mačka buď zomrie, alebo zostane nažive, ale prestane byť zmesou oboch. Keďže je jasné, že mačka musí byť nevyhnutne buď živá alebo mŕtva (medzi životom a smrťou neexistuje žiadny medzistav), bude to rovnaké pre atómové jadro. Musí byť nevyhnutne buď rozbité, alebo nerozbité (Wikipedia).

Ďalšou najnovšou interpretáciou Schrödingerovho myšlienkového experimentu je príbeh Sheldona Coopera z Teórie veľkého tresku, ktorý sa rozprával s Pennyiným menej vzdelaným susedom. Pointou Sheldonovho príbehu je, že koncept Schrödingerovej mačky možno aplikovať na vzťahy medzi ľuďmi. Aby ste pochopili, čo sa deje medzi mužom a ženou, aký je medzi nimi vzťah: dobrý alebo zlý, stačí otvoriť krabicu. Dovtedy sú vzťahy dobré aj zlé.

Nižšie je videoklip tohto dialógu Teória veľkého tresku medzi Sheldonom a Peny.

Schrödingerova ilustrácia je najlepší príklad opísať hlavný paradox kvantovej fyziky: podľa jej zákonov častice ako elektróny, fotóny a dokonca aj atómy existujú súčasne v dvoch stavoch („živé“ a „mŕtve“, ak si pamätáte na dlho trpiacu mačku). Tieto stavy sa nazývajú superpozície.

americký fyzik Art Hobson z University of Arkansas (Arkansas State University) ponúkol svoje riešenie tohto paradoxu.

"Merania v kvantová fyzika sú založené na prevádzke niektorých makroskopických prístrojov, ako je Geigerov počítač, pomocou ktorého kvantový stav mikroskopické sústavy – atómy, fotóny a elektróny. Kvantová teória naznačuje, že ak pripojíte mikroskopický systém (časticu) k nejakému makroskopickému zariadeniu, ktoré rozlišuje dve rôznych štátov systém, potom zariadenie (napríklad Geigerov počítač) prejde do stavu kvantového zapletenia a bude tiež súčasne v dvoch superpozíciách. Priamo pozorovať tento jav je však nemožné, čo ho robí neprijateľným,“ hovorí fyzik.

Hobson hovorí, že v Schrödingerovom paradoxe mačka zohráva úlohu makroskopického zariadenia, Geigerovho počítača, spojeného s rádioaktívnym jadrom na určenie stavu rozpadu alebo „nerozpadu“ tohto jadra. V tomto prípade bude živá mačka indikátorom "nerozpadu" a mŕtva mačka - indikátorom rozpadu. Ale podľa kvantovej teórie musí byť mačka, rovnako ako jadro, v dvoch superpozíciách života a smrti.

Namiesto toho musí byť podľa fyzika kvantový stav mačky zapletený so stavom atómu, čo znamená, že sú medzi sebou v „nelokálnom spojení“. To znamená, že ak sa stav jedného zo zapletených predmetov náhle zmení na opačný, potom sa rovnako zmení aj stav jeho páru, bez ohľadu na to, ako ďaleko sú od seba. Hobson sa zároveň odvoláva na experimentálne potvrdenie tejto kvantovej teórie.

„Najzaujímavejšia vec na teórii kvantového zapletenia je, že zmena stavu oboch častíc nastáva okamžite: žiadne svetlo ani elektromagnetický signál by nestihol preniesť informácie z jedného systému do druhého. Dá sa teda povedať, že je to jeden objekt rozdelený na dve časti priestorom, bez ohľadu na to, aká veľká je medzi nimi vzdialenosť,“ vysvetľuje Hobson.

Schrödingerova mačka už nie je živá a mŕtva zároveň. Je mŕtvy, ak dôjde k rozkladu, a živý, ak k rozkladu nikdy nedôjde.

Dodávame, že podobné riešenia tohto paradoxu navrhli za posledných tridsať rokov ešte tri skupiny vedcov, no nebrali ich vážne a v širokej vedeckej komunite zostali nepovšimnuté. Hobson poznamenáva, že riešenie paradoxov kvantovej mechaniky, aspoň teoretické, je absolútne nevyhnutné pre jej hlboké pochopenie.

Schrödinger

A len nedávno TEORETIKY VYSVETLILI, AKO GRAVITÁCIA ZABÍJA SCHROEDINGEROVU MAČKU, ale toto je už komplikovanejšie ...

Fyzici spravidla vysvetľujú jav, že superpozícia je možná vo svete častíc, ale nemožná s mačkami alebo inými makro objektmi, interferenciou z životné prostredie. Keď kvantový objekt prejde poľom alebo interaguje s náhodnými časticami, okamžite nadobudne iba jeden stav - ako keby bol meraný. Takto sa superpozícia zrúti, ako sa vedci domnievali.

Ale aj keby bolo nejakým spôsobom možné izolovať makroobjekt, ktorý je v stave superpozície, od interakcií s inými časticami a poľami, potom by skôr či neskôr nadobudol jediný stav. Autor: najmenej, to platí pre procesy prebiehajúce na povrchu Zeme.

"Niekde v medzihviezdnom priestore by mačka možno mala šancu zachovať kvantovú koherenciu, ale na Zemi alebo v blízkosti akejkoľvek planéty je to extrémne nepravdepodobné." A dôvodom je gravitácia,“ vysvetľuje hlavný autor novej štúdie Igor Pikovski (Igor Pikovski) z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Pikovský a jeho kolegovia z Viedenskej univerzity tvrdia, že gravitácia má deštruktívny vplyv na kvantové superpozície makroobjektov, a preto takéto javy v makrokozme nepozorujeme. Mimochodom, základný koncept novej hypotézy je zhrnutý v celovečerný film"Medzihviezdny".

Einstein všeobecná teória Relativita tvrdí, že extrémne masívny objekt bude deformovať časopriestor v jeho blízkosti. Ak vezmeme do úvahy situáciu na menšej úrovni, môžeme povedať, že pre molekulu umiestnenú blízko povrchu Zeme pôjde čas o niečo pomalšie ako pre molekulu, ktorá je na obežnej dráhe našej planéty.

Vplyvom gravitácie na časopriestor zaznamená molekula, ktorá spadá pod tento vplyv, odchýlku svojej polohy. A to by zase malo ovplyvniť aj jeho vnútornú energiu – vibrácie častíc v molekule, ktoré sa časom menia. Ak sa molekula uvedie do stavu kvantovej superpozície dvoch miest, potom vzťah medzi polohou a vnútornej energie by čoskoro spôsobilo, že si molekula „vyberie“ len jednu z dvoch pozícií v priestore.

„Vo väčšine prípadov je fenomén dekoherencie spojený s vonkajší vplyv, ale v tento prípad vnútorná vibrácia častíc interaguje s pohybom samotnej molekuly,“ vysvetľuje Pikovský.

Tento efekt zatiaľ nebol pozorovaný, keďže iné zdroje dekoherencie, ako napr magnetické polia, tepelné žiarenie a vibrácie bývajú oveľa silnejšie a spôsobujú, že sa kvantové systémy zrútia oveľa skôr ako gravitácia. Experimentátori sa však snažia otestovať uvedenú hypotézu.

Podobné nastavenie by sa dalo použiť aj na testovanie schopnosti gravitácie ničiť kvantové systémy. Na to bude potrebné porovnať vertikálne a horizontálne interferometre: v prvom superpozícia čoskoro zmizne v dôsledku dilatácie času v rôznych „výškach“ dráhy, zatiaľ čo v druhom môže kvantová superpozícia pretrvávať .

zdrojov

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Tu je to trochu viac vedecké: napríklad a tu. Ak ešte neviete, prečítajte si o tom a čo to je. A zisťujeme čo Pôvodný článok je na webe InfoGlaz.rf Odkaz na článok, z ktorého je vytvorená táto kópia -

Určite ste už viackrát počuli, že existuje taký fenomén ako „Schrödingerova mačka“. Ale ak nie ste fyzik, s najväčšou pravdepodobnosťou si len vzdialene predstavujete, aký druh mačky je a prečo je to potrebné.

« Shroedingerova mačka“- to je názov slávneho myšlienkového experimentu slávneho rakúskeho teoretického fyzika Erwina Schrödingera, ktorý je aj nositeľom Nobelovej ceny. Pomocou tohto fiktívneho experimentu chcel vedec ukázať neúplnosť kvantovej mechaniky pri prechode od subatomárnych systémov k makroskopickým systémom.

V tomto článku sa pokúšame jednoducho vysvetliť podstatu Schrödingerovej teórie o mačke a kvantovej mechanike tak, aby bola prístupná aj pre človeka, ktorý nemá vyššie technické vzdelanie. Článok tiež predstaví rôzne interpretácie experimentu, vrátane tých zo série Teória veľkého tresku.

Popis experimentu

Pôvodný článok Erwina Schrödingera vyšiel v roku 1935. V ňom bol experiment opísaný pomocou alebo dokonca zosobnený:

Môžete tiež skonštruovať prípady, v ktorých stačí burleska. Nechajte nejakú mačku zavrieť do oceľovej komory spolu s nasledujúcim diabolským strojom (ktorý by mal byť nezávislý od zásahu mačky): vo vnútri Geigerovho počítača je malé množstvo rádioaktívneho materiálu, tak malé, že sa tam môže rozpadnúť iba jeden atóm. hodinu, ale s rovnakou pravdepodobnosťou sa nemusí rozpadnúť; ak k tomu dôjde, čítacia trubica sa vybije a aktivuje sa relé, ktoré spustí kladivo, čím sa zlomí kužeľ kyseliny kyanovodíkovej.

Ak celý tento systém necháme hodinu pre seba, potom môžeme povedať, že po tomto čase bude mačka nažive, pokiaľ sa atóm nerozpadne. Prvý rozpad atómu by mačku otrávil. Psi-funkcia systému ako celku to vyjadrí zmiešaním alebo rozmazaním živej a mŕtvej mačky (prepáčte za výraz) v rovnakých pomeroch. Typické v takýchto prípadoch je, že neistota, pôvodne obmedzená na atómový svet, sa premení na makroskopickú neistotu, ktorú možno eliminovať priamym pozorovaním. To nám bráni naivne akceptovať „model rozmazania“ ako odrážajúci realitu. To samo o sebe neznamená nič nejasné alebo protirečivé. Je rozdiel medzi neostrou alebo neostrou fotkou a záberom z oblaku alebo hmly.

Inými slovami:

1. Je tam krabica a mačka. Krabička obsahuje mechanizmus obsahujúci rádioaktívne atómové jadro a nádobu s jedovatým plynom. Experimentálne parametre sú zvolené tak, aby pravdepodobnosť rozpadu jadra za 1 hodinu bola 50 %. Ak sa jadro rozpadne, plynová nádoba sa otvorí a mačka zomrie. Ak nedôjde k rozpadu jadra, mačka zostáva živá a zdravá.
2. Zatvoríme mačku do krabice, počkáme hodinu a pýtame sa sami seba: je mačka živá alebo mŕtva?
3. Kvantová mechanika nám hovorí, že atómové jadro (a teda aj mačka) je vo všetkých možných stavoch súčasne (pozri kvantovú superpozíciu). Predtým, ako sme otvorili škatuľku, je systém „mačacie jadro“ v stave „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“ s pravdepodobnosťou 50% a v stave „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“ s pravdepodobnosťou 50 %. Ukazuje sa, že mačka sediaca v boxe je živá aj mŕtva zároveň.
4. Podľa modernej kodanskej interpretácie je mačka stále nažive / mŕtva bez akýchkoľvek medzistavov. A výber stavu rozpadu jadra nastáva nie v okamihu otvorenia škatule, ale dokonca aj vtedy, keď jadro vstúpi do detektora. Pretože redukcia vlnovej funkcie systému „mačka-detektor-jadro“ nie je spojená s ľudským pozorovateľom krabice, ale je spojená s detektorom-pozorovateľom jadra.

Vysvetlenie jednoduchými slovami

Podľa kvantovej mechaniky, ak jadro atómu nie je pozorované, potom je jeho stav opísaný zmesou dvoch stavov - rozpadnuté jadro a nerozpadnuté jadro, teda mačka sediaca v krabici a zosobňujúca jadro atómu. je živý aj mŕtvy zároveň. Ak sa škatuľka otvorí, potom môže experimentátor vidieť iba jeden konkrétny stav – „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“ alebo „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“.

Esencia v ľudskom jazyku: Schrödingerov experiment ukázal, že z pohľadu kvantovej mechaniky je mačka živá aj mŕtva zároveň, čo nemôže byť. V dôsledku toho má kvantová mechanika značné nedostatky.

Otázka znie: kedy systém prestane existovať ako zmes dvoch stavov a vyberie si jeden konkrétny? Účelom experimentu je ukázať, že kvantová mechanika je neúplná bez niektorých pravidiel, ktoré špecifikujú, za akých podmienok sa vlnová funkcia zrúti a mačka buď zomrie, alebo zostane nažive, ale prestane byť zmesou oboch. Keďže je jasné, že mačka musí byť nevyhnutne buď živá alebo mŕtva (medzi životom a smrťou neexistuje žiadny medzistav), bude to rovnaké pre atómové jadro. Musí byť nevyhnutne buď rozbité, alebo nerozbité (Wikipedia).

Video z The Big Bang Theory

Ďalšou najnovšou interpretáciou Schrödingerovho myšlienkového experimentu je príbeh Sheldona Coopera z Teórie veľkého tresku, ktorý sa rozprával s Pennyiným menej vzdelaným susedom. Pointou Sheldonovho príbehu je, že koncept Schrödingerovej mačky možno aplikovať na vzťahy medzi ľuďmi. Aby ste pochopili, čo sa deje medzi mužom a ženou, aký je medzi nimi vzťah: dobrý alebo zlý, stačí otvoriť krabicu. Dovtedy sú vzťahy dobré aj zlé.

Nižšie je videoklip tohto dialógu Teória veľkého tresku medzi Sheldonom a Peny.

Bola mačka v dôsledku experimentu stále nažive?

Pre tých, ktorí čítajú článok nepozorne, ale stále sa obávajú mačky - dobré správy: Nebojte sa, podľa našich údajov je to výsledok myšlienkového experimentu bláznivého rakúskeho fyzika

ANI JEDNA MAČKA SA NEZRANILA