Schrödingerova mačka je známy myšlienkový experiment. Napísal ho slávny laureát Nobelovej ceny za fyziku - rakúsky vedec Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger.

Podstata experimentu bola nasledovná. Mačka bola umiestnená v uzavretej komore (boxe). Box je vybavený mechanizmom, ktorý obsahuje rádioaktívne jadro a jedovatý plyn. Parametre sú zvolené tak, aby pravdepodobnosť jadrového rozpadu za jednu hodinu bola presne päťdesiatpercentná. Ak sa jadro rozpadne, mechanizmus sa uvedie do činnosti a otvorí sa nádoba s jedovatým plynom. Preto Schrödingerova mačka zomrie.

Podľa zákonov, ak jadro nepozorujete, tak jeho stavy budú popísané podľa dvoch hlavných stavov - jadro rozpadnutého a nerozpadnutého. A tu vzniká paradox: Schrödingerova mačka, ktorá sedí v krabici, môže byť mŕtva aj živá zároveň. Ale ak je krabica otvorená, experimentátor uvidí iba jeden konkrétny stav. Buď „jadro sa rozpadlo a mačka je mŕtva“, alebo „jadro sa nerozpadlo a Schrödingerova mačka žije“.

Logicky budeme mať jeden z dvoch výstupov: buď živú mačku alebo mŕtvu. Ale v potenciáli je zviera v oboch stavoch naraz. Schrodinger sa tak pokúsil dokázať svoj názor na obmedzenia kvantovej mechaniky.

Podľa kodanskej interpretácie a najmä tohto experimentu mačka v jednej zo svojich potenciálnych fáz (mŕtva-živá) získava tieto vlastnosti až po zásahu vonkajšieho pozorovateľa do procesu. Ale kým tento pozorovateľ nie je prítomný (to znamená prítomnosť konkrétnej osoby, ktorá má cnosti jasného videnia a vedomia), mačka bude v limbu „medzi životom a smrťou“.

Slávne antické podobenstvo o mačke, ktorá chodí sama od seba, získava v kontexte tohto experimentu nové, zaujímavé odtiene.

Podľa Everetta, ktorý sa od klasického kodanského výrazne líši, sa proces pozorovania nepovažuje za nič výnimočné. Oba štáty, že Schrödingerova mačka môže byť in, môžu v tejto interpretácii existovať. Ale navzájom sa dekoherujú. To znamená, že jednota týchto štátov bude narušená práve v dôsledku interakcie s vonkajším svetom. Je to pozorovateľ, ktorý otvára škatuľu a vnáša nesúlad do stavu mačky.

Existuje názor, že rozhodujúce slovo v tejto veci by malo mať také stvorenie, ako je Schrödingerova mačka. Zmyslom tohto stanoviska je akceptovanie faktu, že v celom danom experimente je práve zviera jediným absolútne kompetentným pozorovateľom. Napríklad vedci Max Tegmark, Bruno Marshal a Hans Moraven predstavili modifikáciu vyššie uvedeného experimentu, kde hlavným uhlom pohľadu je názor mačky. V tomto prípade Schrödingerova mačka nepochybne prežije, pretože len mačka, ktorá prežila, môže pozorovať výsledky. Vedec Nadav Katz ale zverejnil svoje výsledky, v ktorých dokázal „vrátiť“ stav častice späť po zmene jej stavu. Šance na prežitie mačky sa tak výrazne zvyšujú.

Jurij Gordejev
Programátor, vývojár hier, dizajnér, umelec

„Schrödingerova mačka“ je myšlienkový experiment navrhnutý jedným z priekopníkov kvantovej fyziky, aby ukázal, ako zvláštne kvantové efekty vyzerajú pri aplikácii na makroskopické systémy.

Pokúsim sa vysvetliť naozaj jednoduchými slovami: páni fyzikovia, nepresnejšie. Fráza „zhruba povedané“ je naznačená ďalej pred každou vetou.

Vo veľmi, veľmi malom meradle sa svet skladá z vecí, ktoré sa správajú veľmi nezvyčajným spôsobom. Jednou z najpodivnejších vlastností takýchto objektov je schopnosť byť súčasne v dvoch vzájomne sa vylučujúcich stavoch.

Z intuitívneho hľadiska (niekto povie dokonca strašidelné) je ešte nezvyčajnejšie, že akt cieľavedomého pozorovania túto neistotu eliminuje a pred pozorovateľom sa v r. len jeden z nich, akoby sa nič nestalo, odvracia pohľad nabok a nevinne pískne.

Na subatomárnej úrovni je na tieto huncútstva každý už dávno zvyknutý. Existuje matematický aparát, ktorý tieto procesy popisuje a poznatky o nich našli rôzne aplikácie: napríklad v počítačoch a kryptografii.

Na makroskopickej úrovni sa tieto efekty nepozorujú: nám známe predmety sú vždy v jedinom špecifickom stave.

A teraz myšlienkový experiment. Vezmeme mačku a vložíme ju do krabice. Položíme tam aj banku s jedovatým plynom, rádioaktívnym atómom a Geigerovým počítačom. Rádioaktívny atóm sa môže alebo nemusí kedykoľvek rozpadnúť. Ak sa rozpadne, počítadlo zaznamená žiarenie, jednoduchý mechanizmus rozbije banku s plynom a naša mačka zomrie. Ak nie, mačka bude žiť.

Krabicu zatvoríme. Od tohto momentu je z pohľadu kvantovej mechaniky náš atóm v stave neistoty - rozpadol sa s pravdepodobnosťou 50% a nerozpadol sa s pravdepodobnosťou 50%. Predtým, ako otvoríme krabicu a pozrieme sa dovnútra (urobíme pozorovanie), bude v oboch stavoch naraz. A keďže osud mačky priamo závisí od stavu tohto atómu, ukazuje sa, že aj mačka je doslova živá a mŕtva zároveň („... rozmazanie živej a mŕtvej mačky (prepáčte za výraz) v rovnaké proporcie ...“ - píše autor experimentu). Takto by túto situáciu opísala kvantová teória.

Schrödinger sotva tušil, aký rozruch spôsobí jeho nápad. Samozrejme, samotný experiment, dokonca aj v origináli, je opísaný mimoriadne hrubo a bez predstierania vedeckej presnosti: autor chcel svojim kolegom sprostredkovať myšlienku, že teóriu je potrebné doplniť o jasnejšie definície takých procesov, ako je „pozorovanie“ s cieľom vylúčiť zo svojej jurisdikcie scenáre s mačkami v krabiciach.

Myšlienka mačky bola dokonca použitá na „dokázanie“ existencie Boha ako supermysle, ktorá svojim neustálym pozorovaním umožňuje našu existenciu. V skutočnosti „pozorovanie“ nevyžaduje vedomého pozorovateľa, čo zbavuje kvantové efekty akejsi mystiky. Ale aj tak zostáva dnes kvantová fyzika na čele vedy s mnohými nevysvetliteľnými javmi a ich interpretáciami.

Ivan Boldin
Kandidát fyzikálnych a matematických vied, vedecký pracovník, absolvent MIPT

Správanie objektov v mikrosvete (elementárnych častíc, atómov, molekúl) sa výrazne líši od správania objektov, s ktorými sa bežne musíme potýkať. Napríklad elektrón môže preletieť súčasne cez dve priestorovo vzdialené miesta alebo byť súčasne na niekoľkých obežných dráhach v atóme. Na popis týchto javov bola vytvorená teória – kvantová fyzika. Podľa tejto teórie môžu byť častice napríklad rozmazané vo vesmíre, ale ak chcete určiť, kde sa častica napokon nachádza, vždy nájdete celú časticu na nejakom mieste, to znamená, že sa akosi zrúti zo svojho rozmazaný stav na nejaké konkrétne miesto. To znamená, že sa verí, že kým nezmeriate polohu častice, nemá vôbec žiadnu polohu a fyzika môže iba predpovedať, s akou pravdepodobnosťou, na akom mieste nájdete časticu.

Erwin Schrödinger, jeden z tvorcov kvantovej fyziky, si položil otázku: čo ak v závislosti od výsledku merania stavu mikročastice dôjde alebo nenastane nejaká udalosť. Napríklad by to mohlo byť implementované takto: rádioaktívny atóm sa odoberie s polčasom rozpadu, povedzme, hodina. Do nepriehľadnej škatule sa dá umiestniť atóm, dať tam zariadenie, ktoré keď naň dopadnú produkty rádioaktívneho rozpadu atómu, rozbije ampulku s jedovatým plynom a do tejto škatule vloží mačku. Potom zvonku neuvidíte, či sa atóm rozpadol alebo nie, to znamená, že podľa kvantovej teórie sa súčasne rozpadol a nerozpadol sa, a preto je mačka živá aj mŕtva. Takáto mačka sa stala známou ako Schrödingerova mačka.

Môže sa zdať prekvapujúce, že mačka môže byť živá a mŕtva súčasne, hoci formálne tu nie je žiadny rozpor a nejde o vyvrátenie kvantovej teórie. Môžu však vzniknúť otázky, napríklad: kto môže uskutočniť kolaps atómu z rozmazaného stavu do určitého stavu a kto pri takomto pokuse sám prechádza do rozmazaného stavu? Ako prebieha tento proces kolapsu? Alebo ako to, že ten, kto kolaps vykonáva, sám neposlúcha zákony kvantovej fyziky? Či tieto otázky dávajú zmysel, a ak áno, aké sú na ne odpovede, stále nie je jasné.

George Panin
absolvovali ich RKhTU. DI. Mendelejev, hlavný špecialista oddelenia výskumu (marketingový výskum)

Ako nám vysvetlil Heisenberg, kvôli princípu neurčitosti je popis objektov v kvantovom mikrosvete iného charakteru ako bežný popis objektov v newtonskom makrokozme. Namiesto priestorových súradníc a rýchlosti, ktorými sme popisovali mechanický pohyb napríklad gule na biliardovom stole, sa v kvantovej mechanike objekty opisujú takzvanou vlnovou funkciou. Hrebeň "vlny" zodpovedá maximálnej pravdepodobnosti nájdenia častice vo vesmíre v okamihu merania. Pohyb takejto vlny je opísaný Schrödingerovou rovnicou, ktorá nám hovorí, ako sa mení stav kvantového systému s časom.

Teraz o mačke. Každý vie, že mačky sa radi schovávajú v krabiciach (thequestion.ru). Uvedomil si to aj Erwin Schrödinger. Navyše s čisto severskou divokosťou túto vlastnosť využil v slávnom myšlienkovom experimente. Jeho podstatou bolo, že mačka bola zavretá v krabici s pekelným strojom. Stroj je cez relé spojený s kvantovým systémom, napríklad s rádioaktívne sa rozpadajúcou látkou. Pravdepodobnosť rozpadu je známa a je 50%. Pekelný stroj funguje, keď sa kvantový stav systému zmení (nastane rozpad) a mačka úplne zomrie. Ak systém „Cat-box-infernal machine-quanta“ necháme pre seba na jednu hodinu a zapamätáme si, že stav kvantového systému je opísaný z hľadiska pravdepodobnosti, potom je jasné, že je nemožné zistiť, či je mačka nažive alebo nie, v určitom čase určite, rovnako ako nebude možné presne predpovedať pád mince na hlavu alebo chvost vopred. Paradox je veľmi jednoduchý: vlnová funkcia popisujúca kvantový systém zmiešava dva stavy mačky – je živá a mŕtva zároveň, rovnako ako sa viazaný elektrón s rovnakou pravdepodobnosťou môže nachádzať kdekoľvek v priestore rovnako vzdialenom od atómového jadra. Ak krabicu neotvoríme, nevieme presne, ako sa mačka má. Bez vykonávania pozorovaní (čítaní meraní) na atómovom jadre môžeme opísať jeho stav iba superpozíciou (zmiešaním) dvoch stavov: rozpadnutého a nerozpadnutého jadra. Mačka závislá od jadra je živá aj mŕtva súčasne. Otázka znie: kedy systém prestane existovať ako zmes dvoch stavov a vyberie si jeden konkrétny?

Kodanská interpretácia experimentu nám hovorí, že systém prestáva byť zmesou stavov a vyberie si jeden z nich v momente, keď sa uskutoční pozorovanie, ktoré je zároveň meraním (otvorí sa rámček). To znamená, že samotná skutočnosť merania mení fyzikálnu realitu, čo vedie ku kolapsu vlnovej funkcie (mačka sa buď stane mŕtvou, alebo zostane nažive, ale prestane byť zmesou oboch)! Myslite na to, experiment a merania, ktoré ho sprevádzajú, menia realitu okolo nás. Osobne tento fakt robí môj mozog oveľa silnejším ako alkohol. Tento paradox ťažko berie aj notoricky známy Steve Hawking, ktorý opakuje, že keď počuje o Schrödingerovej mačke, jeho ruka siaha po Browningovi. Ostrosť reakcie vynikajúceho teoretického fyzika je spôsobená tým, že podľa jeho názoru je úloha pozorovateľa pri kolapse vlnovej funkcie (pri jej páde do jedného z dvoch pravdepodobnostných) stavov značne prehnaná.

Samozrejme, keď profesor Erwin v roku 1935 vymyslel svoj mačací podvod, bol to šikovný spôsob, ako ukázať nedokonalosť kvantovej mechaniky. V skutočnosti mačka nemôže byť živá a mŕtva súčasne. Výsledkom bolo, že jednou z interpretácií experimentu bol zjavný rozpor medzi zákonmi makrosveta (napríklad druhý termodynamický zákon - mačka je buď živá alebo mŕtva) a mikrosveta (mačka je živý a mŕtvy zároveň).

Uvedené sa uplatňuje v praxi: v kvantových výpočtoch a v kvantovej kryptografii. Kábel z optických vlákien vysiela svetelný signál, ktorý je v superpozícii dvoch stavov. Ak sa útočníci pripojí ku káblu niekde v strede a urobia tam signálny odposluch, aby odpočúvali prenášané informácie, tak to skolabuje vlnovú funkciu (z pohľadu kodanskej interpretácie dôjde k pozorovaniu) a svetlo prejde do jedného zo stavov. Po vykonaní štatistických testov svetla na prijímacom konci kábla bude možné zistiť, či je svetlo v superpozícii stavov alebo či už bolo pozorované a prenesené do iného bodu. To umožňuje vytvárať komunikačné prostriedky, ktoré vylučujú nepostrehnuteľné zachytenie signálu a odpočúvanie.

Ďalšou najnovšou interpretáciou Schrödingerovho myšlienkového experimentu je príbeh Sheldona Coopera, hrdinu seriálu Teória veľkého tresku, ktorý nahovoril s menej vzdelanou susedkou Penny. 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. youtube.com

Určite ste už viackrát počuli, že existuje taký fenomén ako „Schrödingerova mačka“. Ale ak nie ste fyzik, potom si s najväčšou pravdepodobnosťou 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 v sebe alebo rozmazaním živej a mŕtvej mačky (prepáčte ten 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, systém "cat-core" je 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, hrdinu série Teória veľkého tresku, ktorý nahovoril s menej vzdelanou susedkou Penny. 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 nečítali článok pozorne, ale stále sa obávajú o mačku - dobrá správa: podľa našich údajov sa nemusíte obávať, ako výsledok myšlienkového experimentu bláznivého rakúskeho fyzika

ANI JEDNA MAČKA SA NEZRANILA

Všetci sme už počuli o slávnej Schrödingerovej mačke, no vieme, o akú mačku v skutočnosti ide? Poďme na to a skúsme sa o slávnej Schrödingerovej mačke porozprávať jednoduchými slovami.

Schrödingerova mačka je experiment vykonaný Erwinom Schrödingerom, jedným zo zakladateľov kvantovej mechaniky. Navyše nejde o obyčajný fyzikálny experiment, ale duševný.

Treba priznať, že Erwin Schrödinger bol veľmi nápaditý človek.

Čo teda máme ako pomyselný základ experimentu? V krabici je umiestnená mačka. Škatuľa obsahuje aj Geigerov počítač s veľmi malým množstvom rádioaktívneho materiálu. Množstvo látky je také, že pravdepodobnosť rozpadu a nerozpadu jedného atómu za hodinu je rovnaká. Ak sa atóm rozpadne, spustí sa špeciálny mechanizmus, ktorý rozbije banku s kyselinou kyanovodíkovou a úbohá mačka zomrie. Ak nedôjde ku kolapsu, mačka bude naďalej pokojne sedieť vo svojej krabici a snívať o párkoch.

Čo je podstatou Schrödingerovej mačky? Prečo vôbec prísť s takým neskutočným zážitkom?

Či je mačka živá alebo nie, spoznáme podľa výsledkov experimentu až vtedy, keď škatuľu otvoríme. Z pohľadu kvantovej mechaniky je mačka súčasne (ako atóm hmoty) v dvoch stavoch naraz – živá aj mŕtva súčasne. Toto je slávny paradox Schrödingerovej mačky.

To samozrejme nemôže byť. Erwin Schrödinger pripravil tento myšlienkový experiment, aby ukázal nedokonalosť kvantovej mechaniky pri prechode od subatomárnych k makroskopickým systémom.

Tu je Schrödingerova vlastná formulácia:

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 - také malé, že sa za jeden atóm 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 v sebe alebo rozmazaním živej a mŕtvej mačky (prepáčte ten 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.

Rozhodne pozitívnym bodom tohto experimentu je fakt, že počas jeho priebehu nebolo zranené ani jedno zviera.

Na záver vám na konsolidáciu materiálu odporúčame pozrieť si video zo starej dobrej série „Teória veľkého tresku“.

A ak zrazu máte otázky alebo sa učiteľ spýtal na problém z kvantovej mechaniky, kontaktujte nás. Spoločne vyriešime všetky problémy oveľa rýchlejšie!

Ako nám vysvetlil Heisenberg, kvôli princípu neurčitosti je popis objektov v kvantovom mikrosvete iného charakteru ako bežný popis objektov v newtonskom makrokozme. Namiesto priestorových súradníc a rýchlosti, ktorými sme popisovali mechanický pohyb napríklad gule na biliardovom stole, sa v kvantovej mechanike objekty opisujú takzvanou vlnovou funkciou. Hrebeň "vlny" zodpovedá maximálnej pravdepodobnosti nájdenia častice vo vesmíre v okamihu merania. Pohyb takejto vlny je opísaný Schrödingerovou rovnicou, ktorá nám hovorí, ako sa mení stav kvantového systému s časom.

Teraz o mačke. Každý vie, že mačky sa radi schovávajú v krabiciach (). Uvedomil si to aj Erwin Schrödinger. Navyše s čisto severskou divokosťou túto vlastnosť využil v slávnom myšlienkovom experimente. Jeho podstatou bolo, že mačka bola zavretá v krabici s pekelným strojom. Stroj je cez relé spojený s kvantovým systémom, napríklad s rádioaktívne sa rozpadajúcou látkou. Pravdepodobnosť rozpadu je známa a je 50%. Pekelný stroj funguje, keď sa kvantový stav systému zmení (nastane rozpad) a mačka úplne zomrie. Ak systém „Cat-box-infernal machine-quanta“ necháte pre seba na jednu hodinu a zapamätáte si, že stav kvantového systému je popísaný z hľadiska pravdepodobnosti, potom je jasné, že asi nepôjde zistiť, či mačka je v danom čase nažive alebo nie, rovnako ako nie je možné presne predpovedať pád mince na hlavu alebo chvost vopred. Paradox je veľmi jednoduchý: vlnová funkcia popisujúca kvantový systém zmiešava dva stavy mačky – je živá a mŕtva zároveň, rovnako ako sa viazaný elektrón s rovnakou pravdepodobnosťou môže nachádzať kdekoľvek v priestore rovnako vzdialenom od atómového jadra. Ak krabicu neotvoríme, nevieme presne, ako sa mačka má. Bez vykonávania pozorovaní (čítaní meraní) na atómovom jadre môžeme opísať jeho stav iba superpozíciou (zmiešaním) dvoch stavov: rozpadnutého a nerozpadnutého jadra. Mačka závislá od jadra je živá aj mŕtva súčasne. Otázka znie: kedy systém prestane existovať ako zmes dvoch stavov a vyberie si jeden konkrétny?

Kodanská interpretácia experimentu nám hovorí, že systém prestáva byť zmesou stavov a vyberie si jeden z nich v momente, keď sa uskutoční pozorovanie, ktoré je zároveň meraním (otvorí sa rámček). To znamená, že samotná skutočnosť merania mení fyzikálnu realitu, čo vedie ku kolapsu vlnovej funkcie (mačka sa buď stane mŕtvou, alebo zostane nažive, ale prestane byť zmesou oboch)! Myslite na to, experiment a merania, ktoré ho sprevádzajú, menia realitu okolo nás. Osobne tento fakt robí môj mozog oveľa silnejším ako alkohol. Tento paradox ťažko berie aj notoricky známy Steve Hawking, ktorý opakuje, že keď počuje o Schrödingerovej mačke, jeho ruka siaha po Browningovi. Ostrosť reakcie vynikajúceho teoretického fyzika je spôsobená tým, že podľa jeho názoru je úloha pozorovateľa pri kolapse vlnovej funkcie (pri jej páde do jedného z dvoch pravdepodobnostných) stavov značne prehnaná.

Samozrejme, keď profesor Erwin v roku 1935 vymyslel svoj mačací podvod, bol to šikovný spôsob, ako ukázať nedokonalosť kvantovej mechaniky. V skutočnosti mačka nemôže byť živá a mŕtva súčasne. Výsledkom bolo, že jednou z interpretácií experimentu bol zjavný rozpor medzi zákonmi makrosveta (napríklad druhý termodynamický zákon - mačka je buď živá alebo mŕtva) a mikrosveta (mačka je živý a mŕtvy zároveň).

Uvedené sa uplatňuje v praxi: v kvantových výpočtoch a v kvantovej kryptografii. Kábel z optických vlákien vysiela svetelný signál, ktorý je v superpozícii dvoch stavov. Ak sa útočníci pripojí ku káblu niekde v strede a urobia tam signálny odposluch, aby odpočúvali prenášané informácie, tak to skolabuje vlnovú funkciu (z pohľadu kodanskej interpretácie dôjde k pozorovaniu) a svetlo prejde do jedného zo stavov. Po vykonaní štatistických testov svetla na prijímacom konci kábla bude možné zistiť, či je svetlo v superpozícii stavov alebo či už bolo pozorované a prenesené do iného bodu. To umožňuje vytvárať komunikačné prostriedky, ktoré vylučujú nepostrehnuteľné zachytenie signálu a odpočúvanie.

Ďalšou najnovšou interpretáciou Schrödingerovho myšlienkového experimentu je príbeh Sheldona Coopera, hrdinu seriálu Teória veľkého tresku, ktorý nahovoril s menej vzdelanou susedkou Penny. 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.