Schrödingerova teorija jednostavnim riječima. Schrödingerova mačka: je li živ ili ne? Bit eksperimenta

Kako nam je objasnio Heisenberg, zbog principa neizvjesnosti, opis objekata u kvantnom mikrokozmosu je drugačije prirode od uobičajenog opisa objekata u Newtonovom makrokozmosu. Umjesto prostornih koordinata i brzina, na koje smo navikli opisivati mehaničko gibanje, na primjer, loptice na biljarskom stolu, u kvantnoj mehanici objekti se opisuju takozvanom valnom funkcijom. Vrh "vala" odgovara maksimalnoj vjerojatnosti pronalaska čestice u prostoru u trenutku mjerenja. Gibanje takvog vala opisano je Schrödingerovom jednadžbom, koja nam govori kako se stanje kvantnog sustava mijenja tijekom vremena.

Sada o mački. Svi znaju da se mačke vole skrivati u kutijama (). Erwin Schrödinger je također bio svjestan. Štoviše, s čisto nordijskim fanatizmom, upotrijebio je tu značajku u poznatom misaonom eksperimentu. Njegova je bit bila da je mačka bila zaključana u kutiji s paklenim strojem. Stroj je preko releja povezan s kvantnim sustavom, na primjer, radioaktivno raspadnu tvar. Vjerojatnost propadanja je poznata i iznosi 50%. Pakleni stroj se pokreće kada se kvantno stanje sustava promijeni (dolazi do raspadanja) i mačka potpuno ugine. Ako sustavu "Mačka-kutija-pakleni stroj-kvanta" damo jedan sat i sjetimo se da je stanje kvantnog sustava opisano u terminima vjerojatnosti, tada postaje jasno da vjerojatno neće uspjeti otkriti je li mačka je živa ili ne u određenom trenutku.kao što neće uspjeti unaprijed točno predvidjeti pad glave ili repa novčića. Paradoks je vrlo jednostavan: valna funkcija koja opisuje kvantni sustav miješa u sebi dva stanja mačke - ona je živa i mrtva u isto vrijeme, baš kao što se vezani elektron s jednakom vjerojatnošću može nalaziti bilo gdje u prostoru jednako udaljenom od atoma jezgra. Ako ne otvorimo kutiju, ne znamo točno kako je mačka tamo. Bez promatranja (čitanja mjerenja) nad atomskom jezgrom, njeno stanje možemo opisati samo superpozicijom (miješanjem) dvaju stanja: raspadnute i neraspadnute jezgre. Mačka ovisna o nuklearnoj elektrani istovremeno je živa i mrtva. Pitanje je: kada sustav prestaje postojati kao mješavina dvaju stanja i bira jedno određeno?

Kopenhaška interpretacija eksperimenta nam govori da sustav prestaje biti mješavina stanja i odabire jedno od njih u trenutku kada dođe do promatranja, to je također mjerenje (okvir se otvara). Odnosno, sama činjenica mjerenja mijenja fizičku stvarnost, što dovodi do kolapsa valne funkcije (mačka ili postaje mrtva ili ostaje živa, ali prestaje biti mješavina oboje)! Razmislite o tome, eksperiment i mjerenja koja ga prate mijenjaju stvarnost oko nas. Meni osobno tu činjenicu mozak vadi mnogo jače od alkohola. Ozloglašeni Steve Hawking također teško prihvaća ovaj paradoks, ponavljajući da kada čuje za Schrödingerovu mačku, njegova ruka poseže za Browningom. Akutnost reakcije istaknutog teoretskog fizičara posljedica je činjenice da je, po njegovom mišljenju, uloga promatrača u kolapsu valne funkcije (odbacivanju u jedno od dva vjerojatnosna stanja) uvelike pretjerana.

Naravno, kada je profesor Erwin daleke 1935. smislio svoju mačju sprdnju, to je bio duhovit način da pokaže nesavršenost kvantna mehanika... Doista, mačka ne može biti živa i mrtva u isto vrijeme. Kao rezultat jedne od interpretacija eksperimenta, proturječnost između zakona makro-svijeta (na primjer, drugi zakon termodinamike - mačka je ili živa ili mrtva) i mikro-svijeta (mačka je živa a istodobno i mrtav) postalo očito.

Navedeno se primjenjuje u praksi: u kvantnom računarstvu i u kvantnoj kriptografiji. Svjetlosni signal se prenosi preko optičkog kabela, koji je u superpoziciji dvaju stanja. Ako se napadači spoje na kabel negdje u sredini i tamo prisluškuju signal kako bi prisluškivali odaslane informacije, to će urušiti valnu funkciju (sa stajališta tumačenja Kopenhagena, napravit će se zapažanje) i svjetlo će ići u jedno od stanja. Provođenjem statističkih ispitivanja svjetla na prijemnom kraju kabela, bit će moguće otkriti je li svjetlost u superpoziciji stanja ili je već promatrana i prenesena u drugu točku iznad nje. To omogućuje stvaranje komunikacijskih sredstava koja isključuju nevidljivo presretanje i prisluškivanje signala.

Još jedna najnovija interpretacija Schrödingerovog misaonog eksperimenta je priča o Sheldonu Cooperu, junaku TV serije Teorija veliki prasak("Teorija velikog praska"), koju je izrecitirao za Pennynu manje obrazovanu cimericu. Bit Sheldonove priče je da se koncept Schrödingerove mačke može primijeniti u odnosima među ljudima. Da biste razumjeli što se događa između muškarca i žene, kakav je odnos između njih: dobar ili loš, samo trebate otvoriti kutiju. Prije toga, veza je i dobra i loša.

Dobrodošli na blog!

Ako vas zanima članak na temu iz kvantna fizika onda su velike šanse da volite Teoriju velikog praska. Dakle, Sheldon Cooper smislio je svježu interpretaciju Schrödingerov misaoni eksperiment(video s ovim fragmentom možete pronaći na kraju članka). No, da bismo razumjeli dijalog između Sheldona i njegove susjede Penny, prvo se okrenimo klasičnoj interpretaciji. Dakle, Schrödingerova mačka jednostavnim riječima.

U ovom članku ćemo pokriti:

Kratka povijesna pozadina
Opis pokusa sa Schrödingerovom mačkom
Odgovor na Schrödingerov paradoks mačke
Sheldonova interpretacija Schrödingerovog paradoksa mačke

Dobre vijesti odmah. Tijekom eksperimenta Schrödingerova mačka nije ozlijeđena... Zato što je fizičar Erwin Schrödinger, jedan od utemeljitelja kvantne mehanike, proveo samo misaoni eksperiment.

Kratka povijesna pozadina

Prije nego što se upustimo u opis eksperimenta, napravimo mali izlet u povijest.

Početkom prošlog stoljeća znanstvenici su uspjeli pogledati u mikrokozmos. Unatoč vanjskoj sličnosti modela "atom-elektron" s modelom "Sunce-Zemlja", pokazalo se da poznati Newtonovi zakoni klasične fizike ne djeluju u mikrosvijetu. Stoga se pojavio nova znanost- kvantna fizika i njezina komponenta - kvantna mehanika. Svi mikroskopski objekti mikrosvijeta nazivani su kvanti.

Pažnja! Jedan od postulata kvantne mehanike je "superpozicija". Bit će nam korisno razumjeti bit Schrödingerova pokusa.

"Superpozicija" je sposobnost kvanta (može biti elektron, foton, jezgra atoma) nije u jednom, već u više stanja u isto vrijeme ili se nalazi u više točaka prostora u isto vrijeme, ako ga nitko ne gleda

Teško nam je to razumjeti, jer u našem svijetu objekt može imati samo jedno stanje, na primjer, biti živ ili mrtav. A može biti samo na jednom određenom mjestu u prostoru. Možete čitati o "superpoziciji" i zapanjujućim rezultatima eksperimenata iz kvantne fizike u ovom članku.

Ovdje je jednostavna ilustracija razlike između ponašanja mikro i makro objekata. Stavite loptu u jednu od 2 kutije. Jer lopta je objekt našeg makro svijeta, možete s povjerenjem reći: "Lopta leži samo u jednoj od kutija, dok je druga prazna." Ako umjesto lopte uzmete elektron, tada će biti istinita tvrdnja da se istovremeno nalazi u 2 kutije. Tako djeluju zakoni mikrosvijeta. Primjer: elektron se u stvarnosti ne okreće oko jezgre atoma, već se istovremeno nalazi na svim točkama sfere oko jezgre. U fizici i kemiji ovaj se fenomen naziva "elektronski oblak".

Sažetak. Shvatili smo da ponašanje vrlo malog objekta i veliki objekt poštivati različite zakone. Zakoni kvantne fizike i zakoni klasične fizike.

Ali ne postoji znanost koja bi opisala prijelaz iz makrokozmosa u mikrokozmos. Dakle, Erwin Schrödinger je opisao svoj misaoni eksperiment samo da bi pokazao nepotpunost opća teorija fizika. Želio je da Schrödingerov paradoks pokaže da postoji znanost za opisivanje velikih objekata ( klasična fizika) i znanost za opisivanje mikro-objekata (kvantna fizika). Ali nema dovoljno znanosti da se opiše prijelaz s kvantnih sustava na makrosustave.

Opis pokusa sa Schrödingerovom mačkom

Erwin Schrödinger opisao je misaoni eksperiment s mačkom 1935. godine. Izvorna verzija opisa eksperimenta predstavljena je na Wikipediji ( Schrödingerova mačka Wikipedia).

Ovdje je jednostavna verzija opisa eksperimenta Schrödingerova mačka:

Mačka je stavljena u zatvorenu čeličnu kutiju.
U "Schrödingerovoj kutiji" nalazi se uređaj s radioaktivnom jezgrom i otrovnim plinom smještenim u posudu.
Jezgra se može raspasti unutar 1 sata ili ne. Vjerojatnost propadanja je 50%.
Ako se jezgra raspadne, tada će Geigerov brojač to zabilježiti. Relej će raditi i čekić će razbiti posudu s plinom. Schrödingerova mačka će umrijeti.
Ako ne, onda će Schrödingerova mačka živjeti.

Prema zakonu "superpozicije" kvantne mehanike, u vrijeme kada ne promatramo sustav, jezgra atoma (a time i mačka) je u 2 stanja istovremeno. Jezgra je u dezintegriranom/nedezintegriranom stanju. A mačka je živa/mrtva u isto vrijeme.

Ali sigurno znamo da ako se otvori "Schrödingerova kutija", onda mačka može biti samo u jednom od stanja:

ako se jezgra nije raspala, naša mačka je živa
ako se jezgra raspala - mačka je mrtva

Paradoks eksperimenta je u tome prema kvantnoj fizici: prije otvaranja kutije, mačka je i živa i mrtva u isto vrijeme, ali prema zakonima fizike našeg svijeta, to je nemoguće. mačka može biti u jednom specifičnom stanju - biti živ ili mrtav... Ne postoji mješovito stanje "mačka živa/mrtva" u isto vrijeme.

Prije nego dobijete trag, pogledajte ovu divnu video ilustraciju paradoksa eksperimenta sa Schrödingerovom mačkom (manje od 2 minute):

Rješenje Schrödingerovog paradoksa mačaka - Kopenhaška interpretacija

Sada odgovor. Obratite pažnju na posebnu zagonetku kvantne mehanike - paradoks promatrača... Objekt mikrosvijeta (u našem slučaju jezgra) je u više stanja u isto vrijeme samo dok ne promatramo sustav.

Na primjer, poznati eksperiment s 2 proreza i promatračem. Kada je snop elektrona bio usmjeren na neprozirnu ploču s 2 okomita proreza, tada su na ekranu iza ploče elektroni naslikali "valni uzorak" - vertikalne izmjenjujuće tamne i svijetle pruge. Ali kada su eksperimentatori htjeli "vidjeti" kako elektroni lete kroz proreze i postavili "promatrača" sa strane ekrana, elektroni nisu naslikali "valni uzorak" na ekranu, već 2 okomite pruge. Oni. ponašao se ne kao valovi, nego kao čestice.

Čini se da kvantne čestice same odlučuju u kakvo će stanje zauzeti u trenutku kada se "mjere".

Na temelju toga, moderno kopenhagensko objašnjenje (tumačenje) fenomena "Schrödingerove mačke" zvuči ovako:

Sve dok nitko ne gleda sustav "mačja jezgra", jezgra je u isto vrijeme u raspadnutom/neraspadnom stanju. Ali pogrešno je reći da je mačka živa/mrtva u isto vrijeme. Zašto? Budući da se kvantni fenomeni ne opažaju u makrosustavima. Ispravnije bi bilo govoriti ne o sustavu "mačja jezgra", već o sustavu "jezgra-detektor (Geigerov brojač)".

Jezgra bira jedno od stanja (raspadnuto/neraspadnuto) u trenutku promatranja (ili mjerenja). Ali ovaj izbor se ne događa u trenutku kada eksperimentator otvori kutiju (otvaranje kutije događa se u makrokozmosu, vrlo daleko od svijeta jezgre). Kernel bira svoje stanje u trenutku kada ulazi u detektor. Poanta je da sustav nije adekvatno opisan u eksperimentu.

Dakle, kopenhaška interpretacija paradoksa Schrödingerove mačke poriče da je prije otvaranja kutije Schrödingerova mačka bila u stanju superpozicije – bila je u isto vrijeme u stanju žive/mrtve mačke. Mačka u makrokozmosu može i jest u samo jednom stanju.

Sažetak. Schrödinger nije u potpunosti opisao eksperiment. Nije točan (točnije, nemoguće je povezati) makroskopski i kvantni sustavi. Kvantni zakoni ne vrijede u našim makrosustavima. U ovom eksperimentu nije u interakciji "mačja jezgra", već "mačka-detektorska jezgra". Mačka je iz makrokozmosa, a sustav "detektor-jezgra" iz mikrokozmosa. I samo u svom kvantnom svijetu, jezgra može biti u 2 stanja u isto vrijeme. To se događa do trenutka mjerenja ili interakcije jezgre s detektorom. Mačka u svom makrokozmosu može i jest samo u jednom stanju. Zato, tek se na prvi pogled čini da je stanje mačke "živo i mrtvo" određeno u trenutku otvaranja kutije. Zapravo, njegova je sudbina određena u trenutku kada detektor stupi u interakciju s jezgrom.

Završni sažetak. Stanje sustava "detektor-jezgra-mačka" NIJE povezano s osobom - promatračem kutije, već s detektorom - promatračem jezgre.

Fuh. Mozak mi je skoro proključao! Ali kako je ugodno razumjeti odgovor na paradoks! Kao u starom studentskom vicu o učitelju: "Dok sam pričao, i sam sam razumio!"

Sheldonova interpretacija Schrödingerovog paradoksa mačke

Sada se možete opustiti i poslušati najnoviju interpretaciju Schrödingerovog misaonog eksperimenta iz Sheldona. Bit njegove interpretacije je da se može primijeniti u odnosima među ljudima. Razumjeti dobra veza između muškarca i žene ili loše - trebate otvoriti kutiju (ići na spoj). A prije toga su i dobri i loši u isto vrijeme.

Pa, kako vam se sviđa ovaj "slatki eksperiment"? U naše vrijeme, Schrödinger bi pao od zagovornika životinja za takve grozne misaone eksperimente s mačkom. Ili možda nije bila mačka, već Schrödingerova mačka?! Jadna djevojka, patila je od ovog Schrödingera (((

Vidimo se u sljedećim publikacijama!

Želim vam svima ugodan dan i ugodnu večer!

p.s. Podijelite svoja razmišljanja u komentarima. I postavljati pitanja.

p.s. Pretplatite se na blog - obrazac za pretplatu nalazi se ispod članka.

- misaoni eksperiment fizičara Erwina Schrödingera, čija je bit da je mačka u kutiji živa i mrtva u isto vrijeme. Tako je znanstvenik dokazao nepotpunost kvantne mehanike u prijelazu sa subatomskih sustava na makroskopske.

Podrijetlo

Austrijski teorijski fizičar Erwin Schrödinger je 1935. godine u svom članku Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik) u Naturwissenschaften predložio eksperiment s mačkom u kutiji.

Uzimamo mačku i stavljamo je u kutiju. Kutija sadrži atomsku jezgru i spremnik s otrovnim plinom. Vjerojatnost nuklearnog raspada je 50%, ako se dogodi, otvorit će se spremnik s plinom i mačka će uginuti. Ako do propadanja ne dođe, mačka je živa. Prema osnovama kvantne mehanike, prije nego što otvorimo kutiju, mačka je u stanju kvantne superpozicije – odnosno u svim stanjima u isto vrijeme.

Ispada da u sustavu "mačja jezgra" mačka može biti živa ili mrtva s istom vjerojatnošću od 50%. Ili je i živ i mrtav u isto vrijeme.

Popularnost na internetu

Prvi put na Internetu, pitanje sa Schrödingerovom mačkom raspravljalo se u svibnju 1990. na Usenetovom forumu sci.physics. Dana 9. kolovoza 2000. na forumu Straight Dope Q&A objavljena je pjesma posvećena Schrödingerovoj mački.

U kolovozu 2004. internetska trgovina ThinkGeek počela je prodavati majice s natpisom “Schrödingerova mačka je mrtva”.

Dana 4. siječnja 2006. Schrödingerov strip je objavljen u Xkcd serijalu stripova.

”- Posljednja ploča ovog stripa smiješna je i nesmiješna u isto vrijeme. Dok ga ne pročitate, ne možete znati kako će završiti.

- Dovraga"

Dana 2. lipnja 2007. web stranica I Can Has Cheezburger objavila je sliku mačke u kutiji s natpisom: "U vašoj kvantnoj kutiji ... jedna mačka ... možda."

Vrhunac popularnosti Schrödingerove mačke bio je njemu posvećen Google Doodle koji se pojavio 12. kolovoza 2013. – na dan 126. rođendana Erwina Schrödingera.

Reference popularne kulture

Značajnu ulogu u popularizaciji Schrödingerove mačke u popularnoj kulturi imali su filmovi, TV serije, knjige i računalne igrice, u kojima se spominje ovaj eksperiment. Evo samo nekoliko primjera.

U 16. epizodi šeste sezone "Futurame", policija uhiti Schrödingera i njegovu mačku.

U drugoj epizodi prve sezone, Rick i Morty, protagonisti se susreću sa Schrödingerovim mačkama u paralelnoj stvarnosti.

Sheldon Cooper, u Teoriji velikog praska, koristio je Schrödingerovu teoriju o mačkama kako bi objasnio Penny kako funkcioniraju odnosi između muškaraca i žena.

Značenje

Schrödingerova mačka nije samo internetski meme, već i heroj popularne kulture. Mačka koja je i živa i mrtva u isto vrijeme simbolizira svojevrsnu dvosmislenost. Schrödingera se sjeća kada je nešto smiješno i ne, ili kada je nešto i zabranjeno i dopušteno. Primjerice, semafor s istovremeno crvenim i zelenim signalom je Schrödingerov semafor.

Galerija

Jurij Gordejev
Programer, programer igara, dizajner, umjetnik

Schrödingerova mačka je misaoni eksperiment koji je predložio jedan od pionira kvantne fizike kako bi pokazao kako čudno izgledaju kvantni efekti kada se primjenjuju na makroskopske sustave.

Pokušat ću objasniti vrlo jednostavnim riječima: gospodo fizičari, nemojte egzaktno. Izraz "grubo govoreći" se podrazumijeva ispod svake rečenice.

U vrlo, vrlo maloj mjeri, svijet se sastoji od stvari koje se ponašaju na vrlo neobične načine. Jedna od najčudnijih karakteristika takvih objekata je sposobnost da se u isto vrijeme nalaze u dva međusobno isključiva stanja.

Što je još neobičnije s intuitivnog gledišta (netko će čak reći, jezivo) - čin svrhovitog promatranja otklanja tu nesigurnost, a objekt koji je upravo bio u dva proturječna stanja u isto vrijeme pojavljuje se pred promatračem samo u jedan od njih, kao da se ništa nije dogodilo, gleda u stranu i nevino zviždi.

Na subatomskoj razini svi su odavno navikli na te ludorije. Postoji matematički aparat koji opisuje te procese, a znanje o njima našlo je razne primjene: na primjer, u računalima i kriptografiji.

Na makroskopskoj razini ti se učinci ne opažaju: objekti na koje smo navikli uvijek su u jednom konkretnom stanju.

Sada za misaoni eksperiment. Uzimamo mačku i stavljamo je u kutiju. Tu stavljamo i tikvicu s otrovnim plinom, radioaktivnim atomom i Geigerov brojač. Radioaktivni atom se može raspasti u bilo kojem trenutku, ili se ne može raspasti. Ako se raspadne, brojač će otkriti zračenje, jednostavan mehanizam će razbiti tikvicu s plinom i naša mačka će umrijeti. Ako ne, mačka će ostati živa.

Zatvaramo kutiju. Od ovog trenutka, sa stajališta kvantne mehanike, naš atom je u stanju neizvjesnosti – raspao se s vjerojatnošću od 50%, a nije se raspao s vjerojatnošću od 50%. Prije nego što otvorimo kutiju i pogledamo tamo (napravimo zapažanje), bit će u oba stanja odjednom. A kako sudbina mačke izravno ovisi o stanju ovog atoma, ispada da je mačka doslovno živa i mrtva u isto vrijeme ("... mazati živu i mrtvu mačku (oprostite na izrazu) u jednaki udjeli..." - piše autor eksperimenta). Ovako bi kvantna teorija opisala ovu situaciju.

Schrödinger nije ni slutio kakvu bi pomutnju njegova ideja izazvala. Naravno, sam eksperiment, čak i u originalu, opisan je krajnje grubo i bez pretvaranja znanstvene točnosti: autor je svojim kolegama želio prenijeti ideju da teoriju treba dopuniti jasnijim definicijama takvih procesa kao što je "promatranje" u kako bi iz svoje nadležnosti isključio scenarije s mačkama u kutijama.

Ideja o mački je čak korištena da se "dokaže" postojanje Boga kao superinteligencije, čineći samo naše postojanje mogućim njegovim stalnim promatranjem. U stvarnosti, "promatranje" ne zahtijeva svjesnog promatrača, što kvantnim učincima oduzima određeni stupanj misticizma. Ali čak i tako, kvantna fizika i danas ostaje prednja strana znanosti s mnogim neobjašnjivim fenomenima i njihovim interpretacijama.

Ivan Boldin
Doktor fizike i matematike, istraživač, diplomac Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju

Ponašanje objekata mikrokozmosa ( elementarne čestice, atomi, molekule) značajno se razlikuje od ponašanja objekata s kojima se obično suočavamo. Na primjer, elektron može istovremeno letjeti kroz dva prostorno udaljena mjesta ili se istovremeno nalazi u nekoliko orbita u atomu. Za opis ovih pojava stvorena je teorija – kvantna fizika. Prema ovoj teoriji, na primjer, čestice se mogu razmazati u prostoru, ali ako ipak želite odrediti gdje se čestica nalazi, tada ćete uvijek na nekom mjestu pronaći cijelu česticu kao cjelinu, odnosno činit će se da kolabirati iz svog razmazanog stanja na određeno mjesto. Odnosno, vjeruje se da dok ne izmjerite položaj čestice, ona uopće nema položaj, a fizika može samo predvidjeti s kojom vjerojatnošću na kojem mjestu možete pronaći česticu.

Erwin Schrödinger, jedan od utemeljitelja kvantne fizike, postavio je pitanje: što ako se, ovisno o rezultatu mjerenja stanja mikročestice, dogodi ili ne dogodi neki događaj. Na primjer, to bi se moglo provesti na sljedeći način: uzima se radioaktivni atom s poluraspadom od, recimo, sat vremena. Atom se može staviti u neprozirnu kutiju, tamo staviti uređaj koji, kada ga udare proizvodi radioaktivnog raspada atoma, razbije ampulu s otrovnim plinom, i u tu kutiju staviti mačku. Tada nećete vidjeti izvana je li atom raspao ili ne, odnosno, prema kvantnoj teoriji, istovremeno se raspao i nije se raspao, a mačka je, dakle, istovremeno živa i mrtva. Ova mačka se zvala Schrödingerova mačka.

Može se činiti iznenađujućim da mačka može biti živa i mrtva u isto vrijeme, iako formalno tu nema kontradikcije i to nije pobijanje kvantne teorije. No, mogu se pojaviti pitanja, na primjer: tko može kolabirati atom iz razmazanog stanja u određeno stanje, a tko s takvim pokušajem prelazi u zamrljano stanje? Kako se odvija ovaj proces kolapsa? Ili kako to da onaj koji izvodi kolaps sam ne poštuje zakone kvantne fizike? Imaju li ta pitanja smisla, i ako jesu, koji su odgovori na njih, još uvijek nije jasno.

George Panin
diplomirao na Ruskom kemijskom tehničkom sveučilištu im DI. Mendeleeva, glavna specijalistica odjela za istraživanje (marketinška istraživanja)

Sada o mački. Svi znaju da se mačke vole skrivati u kutijama (thequestion.ru). Erwin Schrödinger je također bio svjestan. Štoviše, s čisto nordijskim fanatizmom, upotrijebio je tu značajku u poznatom misaonom eksperimentu. Njegova je bit bila da je mačka bila zaključana u kutiji s paklenim strojem. Stroj je preko releja povezan s kvantnim sustavom, na primjer, radioaktivno raspadnu tvar. Vjerojatnost propadanja je poznata i iznosi 50%. Pakleni stroj se pokreće kada se kvantno stanje sustava promijeni (dolazi do raspadanja) i mačka potpuno ugine. Ako sustav "Mačka-kutija-pakleni stroj-kvanta" omogućimo samome sebi na jedan sat i zapamtimo da je stanje kvantnog sustava opisano u terminima vjerojatnosti, tada postaje jasno da vjerojatno neće uspjeti otkriti je li mačka je živa ili ne u određenom trenutku.kao što neće uspjeti unaprijed točno predvidjeti pad glave ili repa novčića. Paradoks je vrlo jednostavan: valna funkcija koja opisuje kvantni sustav miješa u sebi dva stanja mačke - ona je živa i mrtva u isto vrijeme, baš kao što se vezani elektron s jednakom vjerojatnošću može nalaziti bilo gdje u prostoru jednako udaljenom od atoma jezgra. Ako ne otvorimo kutiju, ne znamo točno kako je mačka tamo. Bez promatranja (čitanja mjerenja) nad atomskom jezgrom, njeno stanje možemo opisati samo superpozicijom (miješanjem) dvaju stanja: raspadnute i neraspadnute jezgre. Mačka ovisna o nuklearnoj elektrani istovremeno je živa i mrtva. Pitanje je: kada sustav prestaje postojati kao mješavina dvaju stanja i bira jedno određeno?

Naravno, kada je profesor Erwin, davne 1935. godine, osmislio svoju mačju sprdnju, bio je to genijalan način da se pokaže nesavršenost kvantne mehanike. Doista, mačka ne može biti živa i mrtva u isto vrijeme. Kao rezultat jedne od interpretacija eksperimenta, proturječnost između zakona makro-svijeta (na primjer, drugi zakon termodinamike - mačka je ili živa ili mrtva) i mikro-svijeta (mačka je živa a istodobno i mrtav) postalo očito.

Još jedna najnovija interpretacija Schrödingerovog misaonog eksperimenta je priča Sheldona Coopera, junaka TV serije Teorija velikog praska, koju je recitirao za Pennynu manje obrazovanu cimericu. Bit Sheldonove priče je da se koncept Schrödingerove mačke može primijeniti u odnosima među ljudima. Da biste razumjeli što se događa između muškarca i žene, kakav je odnos između njih: dobar ili loš, samo trebate otvoriti kutiju. Prije toga, veza je i dobra i loša. youtube.com

Dečki, uložili smo dušu u stranicu. Hvala ti za
da otkrijete ovu ljepotu. Hvala na inspiraciji i naježivanju.
Pridružite nam se na Facebook i U kontaktu s

Schrödinger je uspio steći reputaciju ekscentrika čak i među kolegama koji i sami često nisu u dodiru sa životom. Znanstvenik se odjenuo tako ležerno da ga nisu htjeli pustiti u hotel, jer su ga zamijenili za skitnicu. Jednom na važnoj konferenciji, Schrödinger je odbio govoriti o nuklearnoj energiji i održao je predavanje o filozofiji.

Takva dvosmislena osoba odlučila je trolati znanstvenu zajednicu i smislila okrutni eksperiment koji uključuje mačku i smrtonosni plin. Na sreću, niti jedna mačka nije ozlijeđena. A sve zato što je eksperiment bio mentalni i sve se dogodilo samo u mašti jednog fizičara.

Nekoliko riječi o kvantnoj mehanici

Evo jednostavnog primjera kako kvantna fizika funkcionira. Uzmite 2 prazne kutije šibica. Stavite šibicu u jedan od njih - to je predmet našeg poznatog makrokozmosa. Sada možete reći da je šibica samo u jednoj kutiji, a u drugoj nema ničega. Ovako funkcionira poznata Newtonova fizika.

Sve se mijenja ako umjesto šibice uzmete elektron: bit će istovremeno u 2 kutije. Ovako djeluju zakoni kvantne fizike.

Godine 1935. fizičar je proveo svoj poznati misaoni eksperiment. Originalni tekst je na njemačkom jeziku. Pa, mi smo to za vas preveli s jezika znanstvenika na jezik običnih ljudi.

Mačka je smještena u zatvorenu čeličnu kutiju.
Osim mačke, u kutiji se nalazi i pakleni stroj s radioaktivnom jezgrom i otrovnim plinom. Plin je u zatvorenoj staklenoj posudi.
Radioaktivna jezgra može se raspasti u roku od 1 sata. Ili se možda neće raspasti. Vjerojatnost događaja je 50%. (Bilješka: nuklearni raspad je najlakši primjer koji je znanstveniku pao na pamet, jer u ovom slučaju jezgra ima samo 2 mogućnosti. Da je uzeo neku drugu varijablu, rezultate eksperimenta bilo bi teško predvidjeti.)
Ako se jezgra raspadne, mačka nema sreće. Budući da će propadanje jezgre bilježiti Geigerov brojač, relej će raditi, a poseban čekić će razbiti ampulu s otrovnim plinom. Mačka je mrtva.
Ako se jezgra ne raspadne, mačka ostaje živa.

Da biste razumjeli suštinu Schrödingerovog eksperimenta, morate se upoznati s drugim principom kvantne mehanike - paradoks promatrača .

Radioaktivna jezgra koja prijeti našoj mački je u superpoziciji točno onoliko dugo koliko i mi ne promatrati iza sustava. Čim se promatrač spoji na sustav i pokuša vidjeti što se uopće događa, jezgra (atomi, fotoni) je konačno određena i zauzima određeni položaj.

Ako nitko ne promatra sustav (ne penje se u kutiju sa svojim mjernim instrumentima), tada se jezgra raspala/nije raspala istovremeno.

Ali mačka je sasvim druga stvar. Sigurno je živ, ili je sigurno mrtav. Zato što na mačku, tj. makrosustav, ne utječu kvantni zakoni - sastoji se od mnogo različitih čestica. Radioaktivna jezgra je u jednom svijetu, a mačka živi u svijetu velikih stvari.

Mačku nije briga kad otvoriš poklopac. Ova jezgra će se raspasti / neće se raspasti kada se pojavi promatrač. I mačka će biti živa ili mrtva bez obzira gledate li je ili ne.

Kako kernel "zna" da se nadzire? Kada ljudi ili uređaji počnu promatrati ili mjeriti, čestice doživljavaju valni (kvantni) kolaps: neko su vrijeme bile u stanju neizvjesnosti (imali su mnogo mogućnosti), a mjerenje / promatranje određuje položaj jezgre u prostoru / vrijeme. Jednostavnim riječima, jezgra iz mikrokozmosa ulazi u makrokozmos. Napušta zonu djelovanja zakona kvantne fizike i potpada pod utjecaj Newtonove fizike.