Što je Schrödingerova mačka, Schrödingerova mačka, sve o Schrödingerovoj mački, paradoks Schrödingerove mačke, Schrödingerovo iskustvo s mačkom, mačka u kutiji, ni živa ni mrtva mačka, je li živa Schrödingerova mačka, eksperiment s mačkom

Ovo je mačka koja je i živa i mrtva u isto vrijeme. Ovako nepovoljno stanje duguje nobelovcu za fiziku, austrijskom znanstveniku Erwinu Rudolfu Josephu Alexanderu Schrödingeru.

Odjeljci:

Suština eksperimenta / paradoks

Mačka je u zatvorenoj kutiji u kojoj se nalazi mehanizam koji sadrži radioaktivnu jezgru i spremnik s otrovnim plinom. Karakteristike pokusa su odabrane tako da je vjerojatnost da će se jezgra raspasti za 1 sat 50%. Ako se jezgra raspadne, ona pokreće mehanizam, spremnik plina se otvara i mačka umire. Prema kvantnoj mehanici, ako se nad jezgrom ne vrši promatranje, tada je njeno stanje opisano superpozicijom (miješanjem) dvaju stanja - raspadnute jezgre i neraspadnute jezgre, dakle, mačka koja sjedi u kutiji je i živa i mrtva u isto vrijeme.

Vrijedno je otvoriti kutiju - a eksperimentator bi trebao vidjeti samo jedno stanje - "jezgra se raspala, mačka je mrtva" ili "jezgra se nije raspala, mačka je živa". No dok u procesu nema promatrača, nesretna životinjica ostaje "mrtva".

Marginalci

• Nesreća nikad ne dolazi sama
  Nije upitno samo zdravlje repatog stanovnika kutije, nego i njegov spol: u izvornom eksperimentu Schrödingerova mačka još uvijek je bila mačka (die Katze).
• Ne postoje "mrtve" mačke
  Važno je zapamtiti da Schrödingerov eksperiment nije namijenjen dokazivanju postojanja "mrtvih" mačaka (i, suprotno onome što je rečeno u drugom dijelu igre Portal, nije izmišljen kao izgovor za ubijanje mačaka). Očito, mačka nužno mora biti ili živa ili mrtva, jer ne postoji međustanje.
  Iskustvo pokazuje da kvantna mehanika nije u stanju opisati ponašanje makrosustava (kojima mačka pripada): ona je nepotpuna bez nekih pravila koja pokazuju kada sustav odabire jedno određeno stanje, pod kojim uvjetima valna funkcija kolabira i mačka ili ostaje živi ili postaje mrtav. , ali prestaje biti mješavina obojega.

Tumačenja Kopenhagensko tumačenje poriče da je prije otvaranja kutije mačka u stanju miješanja živih i mrtvih. Neki smatraju da sve dok je kutija zatvorena, sustav je u superpoziciji stanja “raspala jezgra, mrtva mačka” i “neraspadnuta jezgra, živa mačka”, a kada se kutija otvori, tek tada dolazi do kolapsa valne funkcije na jednu od opcija. Drugi - da se "promatranje" događa kada čestica iz jezgre uđe u detektor; međutim, nažalost, u tumačenju iz Kopenhagena nema jasnog pravila koje kaže kada se to događa, pa je stoga ovo tumačenje nepotpuno sve dok se takvo pravilo u njega ne unese ili se ne kaže kako se ono u načelu može uvesti. Everettova interpretacija mnogih svjetova, za razliku od Kopenhagena, proces promatranja ne smatra nečim posebnim. Ovdje postoje oba stanja mačke, ali su dekoherirana - to jest, kako je autor shvatio, jedinstvo ovih stanja narušeno je kao rezultat interakcije s okoliš. Kada promatrač otvori kutiju, on se zapleće (pomiješa) s mačkom, što rezultira u dva stanja promatrača, jedno odgovara živoj, a drugo mrtvoj mački. Ova stanja ne djeluju jedno na drugo. Mačka kao kompetentan promatrač
Autor smatra da odlučujuću riječ treba prepustiti mački koja, iako ne razumije niti jedan belmes kvantne mehanike, svakako najbolje poznaje svoje stanje. No, njegova sposobnost promatrača, očito, izaziva sumnje među znanstvenicima. Iznimka su Hans Moravec, Bruno Marshal i Max Tegmark, koji su predložili modifikaciju Schrödingerovog eksperimenta poznatu kao "kvantno samoubojstvo", a to je eksperiment s mačkom iz perspektive mačke. Znanstvenici su nastojali pokazati razliku između kopenhagenske i svjetske interpretacije kvantne mehanike. Ako je interpretacija višesvjetova točna, mačka, na oduševljenje simpatizera, postaje Tsoi i uvijek ostaje živa, budući da sudionik može promatrati rezultat eksperimenta samo u svijetu u kojem preživi.

• Nadav Katz sa Sveučilišta u Kaliforniji i njegovi kolege objavili su rezultate laboratorijskog eksperimenta u kojem su uspjeli "vratiti" kvantno stanje čestice natrag, a nakon mjerenja tog stanja. Dakle, moguće je spasiti život mačke, bez obzira na uvjete za kolaps valne funkcije. Nije važno je li živ ili mrtav: uvijek se možete vratiti [link] .
• 03.06.2011 RIA Novosti izvijestila je da su kineski fizičari uspjeli stvoriti osmofotonska "Schrodingerova mačka"[link] koji bi trebao pridonijeti razvoju budućih kvantnih računala

Slika u kulturi

Možda nitko nije učinio više za popularizaciju kvantne mehanike od jadne mačke. Čak i ljudi koji su najudaljeniji od ovog kompleksnog polja znanja, uzbuđeni sudbinom vjerojatno napaćene životinjice, pokušavaju dokučiti zamršenost eksperimenta, nadajući se da nije sve tako loše. Mačka nadahnjuje umjetnike i popularnu kulturu.
Spomenimo njegove glavne zasluge:

Književnost: O situaciji sa Schrodingerovom mačkom govore protagonisti knjige Douglasa Adamsa Detektivska agencija Dirka Gentlyja. U Endymionu Dana Simmonsa glavni lik Raoul Endymion piše svoju priču dok kruži oko Armagasta u Schrödingerovoj "kutiji za mačke". U posljednjoj trećini knjige Roberta Heinleina "Mačka prolazi kroz zidove" pojavljuje se riđi mačak Pixel koji ima svojstvo mačke Schrödinger da se nalazi u dva stanja istovremeno. U knjizi Terryja Pratchetta "Cat Without Fools" u šaljivom je obliku opisana pasmina takozvanih "Schrödinger mačaka" koje potječu od iste Schrödingerove mačke. Također, ovaj misaoni eksperiment se više puta spominje u drugim Pratchettovim djelima, na primjer, u romanu Dame i gospodo. U priči F. Gwinpleina McIntyrea "Nursing Schrödinger's Cat", jedan od likova je Schrödingerov kućni ljubimac, mačak Tibbles. Oko ove mačke se, zapravo, odvija radnja duhovita priča, izdašno začinjen detaljima iz različitim područjima fizika. Radnja znanstvenofantastičnog romana Fredericka Pohla The Coming of the Quantum Cats (1986) temelji se na ideji interakcije "susjednih" svemira. U filozofsko-satiričnoj minijaturi Nikolaja Baitova "Schrödingerova mačka" Schrödingerov paradoks je izvrnut naopačke: organizacija pod nazivom "Liga reverzibilnog vremena" već 50 godina bez prekida prati živu mačku u kutiji, vjerujući da dok je promatranje provodi se - država u kojoj mačka boravi ne bi se trebala mijenjati. U Lukyanenkovoj knjizi "Posljednja straža" glavni lik je bačen oko vrata s omčom pod nazivom "Schrödingerova mačka", čija je osobitost da mađioničari ne razumiju je li ovo stvorenje živo ili ne. Spominje se u romanu Grega Egana "Quarantine", u fantaziji Christophera Stashefa "Mage Healer", kod Grega Beera (Gregory Dale Bear) u priči "Schrödingerova kuga"; Poljski pisac Sapkowski spominje Kodringerovu mačku. U cyberpunk romanu 2048 Mercy Shelley stoji da je "tip s prezimenom koje je izgledalo kao fascikla stavljao nekog nesretnog biorga u željeznu kutiju koja nije sadržavala ništa osim bočice otrova." Pjesma Svetlane Shirankove "Schrödingerova mačka" ima vrlo inspirativan početak: "Doktore Schrödinger, vaš mačak je još živ." Zaslon: U filmu braće Coen Ozbiljan čovjek, student kaže profesoru: "Razumijem eksperiment s mrtvom mačkom", što, naravno, sugerira suprotno. U filmu "Repo Man" ("Kolekcionari", na ruskim kino blagajnama "Trbosječi"), glavni lik na početku filma govori o nepoznatom znanstveniku koji ima mačku. I ova mačka je u stanju "... i živa i mrtva u isto vrijeme ...". U jednoj od epizoda znanstvenofantastične serije Stargate SG-1 pojavljuje se mačak po imenu Schrödinger. Protagonist znanstveno-fantastične serije Sliders također nosi isto ime mačka. U Stargate SG-1, riđi mačak po imenu Schrödinger dan je vanzemaljcu. Mrtva mačka Schrödinger pojavljuje se u CSI: Las Vegas (Sezona 8, Epizoda 15: The Theory of Everything). Schrödingerova mačka spominje se i u TV seriji Teorija velikog praska, gdje kao odgovor na djevojčino pitanje treba li ići na spoj, junak povlači analogiju sa Schrödingerovom mačkom, što znači da dok ne probate, nećete znati : "Penny, jer da bi saznala je li mačka živa ili mrtva, moraš otvoriti kutiju. U seriji "Bube" ulogu Schrödingerove mačke imao je trag Crveni Merkur u miniranom sefu. NA Japanski anime"Hellsing (OVA)" (kao u istoimenoj mangi), postoji lik čovjeka-mačke po imenu Schrödinger, ni živ ni mrtav, sa sposobnošću teleportacije ("biti posvuda i nigdje"), i apsolutno ga je nemoguće ubiti. U animeu "To Aru Majutsu no Index", protagonist se protivi prijedlogu djevojčice da mačića nazove Schrödinger da se mačke ne mogu zvati tim imenom. Anime Shigofumi također prikazuje mačku po imenu Schrödinger. U japanskom animeu i igri Umineko no naku koro ni, iskustvo se koristi u Battlerovom pokušaju da dokaže nemogućnost magije (također se koriste Devil's Proof, Hempel's Crows, Laplace's Demon). U jednoj od epizoda Futurame Zakon i Oracle, Schrödinger je sa mačkom sakrio drogu u kutiju. Stripovi/manga: Mali strip o Schrödingerovoj mački i Maxwellovom demonu. On je mrtav: Schrödinger od mačke: i više stripova na joyreactor.ru. Igre: Postoji igra potrage "Povratak kvantne mačke". U igrici Nethack postoji čudovište Quantum Mechanic, koje ponekad sa sobom ima kutiju s mačkom. Stanje mačke se ne utvrđuje do trenutka otvaranja kutije. U igrici "Half-Life 2" bila je mačka u laboratoriju s teleporterima, noćne more o kojima "još uvijek" posjećuju Barneyja. Portret Schrödingerove mačke također se nalazi u remakeu iz 1998. temeljenom na Half-Lifeu. - "Black Mesa" ("Black Mesa", ranije poznata kao "Black Mesa: Izvor"). Link na ovjerenu snimku zaslona. U svakoj razini Bioshocka postoji mrtva mačka u kutku, označena kao Shrodinger. U drugom dijelu se također može pronaći - mačka počiva na jednoj od santi leda u zaleđenoj sobi s četiri nadzorne kamere u kutovima. NPC mačka istog imena pojavljuje se u japanskoj RPG Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. Glavni slogan igre Portal, "Kolač je laž", zabluda je jednog od ishoda Schrödingerovog eksperimenta, naime "Mačka je živa". U drugom dijelu igre mačak također nije zaboravljen. Spominjanje eksperimenta može se naći u ruskom pravilniku igra na ploči"Doba Vodenjaka". Mačka tamo ima čak i svoj karakterističan tanjur - potpuno je prazan pa se čini da ga nema. Glazba, muzika: Takozvani festival nestandardne glazbe "Schrödingerova mačka", koji se odvijao pod sloganom " Stvaran život- prava smrt - prava glazba! i “Je li Schrödingerov mačak živ ili mrtav? A ti?" Google također javlja da je naziv "Schrödinger's Cat" gotovo glazbeni projekt vrlo malog tima iz Korolev blizu Moskve. Album britanskog benda Tears for Fears "Saturnine Martial and Lunatic" sadrži istoimenu pjesmu. Ruski bend "Allein Fur" Immer također izvodi istoimenu pjesmu. Humor: Svaka šala o Schrödingerovoj mački smiješna je i nesmiješna u isto vrijeme. Schrödinger i Heisenberg voze se autocestom do konferencije, Schrödinger vozi. Odjednom se čuje udarac i on zaustavlja auto. Heisenberg gleda niz cestu:
- Bože moj, izgleda kao da sam udario mačku!
- On je umro?
- Ne mogu točno reći. Schrödinger je hodao po sobi u potrazi za mačetom koje se usralo, a on je sjedio u kutiji, ni živ ni mrtav. Razno: Umjetnici obraćaju pozornost na Schrödingerovu mačku, nastojeći slikarstvom i grafikom dočarati dvosmislenost njegova položaja. Također, slike ove male životinje mogu se vidjeti na majicama i šalicama. Teroristi za koje se ne zna točno jesu li živi ili mrtvi ponekad se nazivaju "Schrödingerovi teroristi". Od poznatih ličnosti, na primjer, Yasser Arafat je bio u ovom stanju kada je bio u komi prije smrti, kao i Osama bin Laden. Prema Absurdopediji, mačka u jarbu je pojednostavljena verzija Schrödingerovog eksperimenta s mačkom [link] . Stephen Hawking je parafrazirao krilatica Hans Jost „Kad čujem za kulturu, hvatam se puške“ ovako: „Kad čujem za Schrödingerovu mačku, ruka mi posegne za puškom!“. Objašnjenje je da, kao i mnogi drugi fizičari, Hawking smatra da "kopenhaška škola" tumačenja kvantne mehanike nerazumno naglašava ulogu promatrača. U vezi s otvaranjem Odsjeka za teologiju MEPhI-ja, sljedeća slika postala je široko rasprostranjena na mreži:

Kako nam je objasnio Heisenberg, zbog principa neodređenosti, opis objekata kvantnog mikrosvijeta je drugačije prirode od uobičajenog opisa objekata Newtonovog makrokozmosa. Umjesto prostornih koordinata i brzine, kojima smo opisivali mehaničko kretanje npr. kuglice na biljarskom stolu, u kvantnoj mehanici objekte opisujemo tzv. valnom funkcijom. Vrh "vala" odgovara najvećoj vjerojatnosti pronalaska čestice u prostoru u trenutku mjerenja. Gibanje takvog vala opisuje Schrödingerova jednadžba, koja nam govori kako se stanje kvantnog sustava mijenja s vremenom.

Sada o mački. Svi znaju da se mačke vole skrivati ​​u kutijama (). Svjestan je bio i Erwin Schrödinger. Štoviše, s čisto nordijskim divljaštvom, upotrijebio je tu osobinu u poznatom misaonom eksperimentu. Njegova suština je bila da je mačka zatvorena u kutiju s paklenim strojem. Stroj je preko releja povezan s kvantnim sustavom, na primjer, supstancom koja se radioaktivno raspada. Vjerojatnost raspada je poznata i iznosi 50%. Pakleni stroj proradi kada se promijeni kvantno stanje sustava (dođe do raspada) i mačka potpuno umre. Prepustimo li sustav "Mačka-kutija-pakleni stroj-kvanti" sam sebi na jedan sat i prisjetimo se da je stanje kvantnog sustava opisano u terminima vjerojatnosti, tada postaje jasno da saznati je li mačka živa ili ne u ovaj trenutak vrijeme, sigurno, neće raditi, kao što neće uspjeti točno predvidjeti pad novčića na glavu ili rep unaprijed. Paradoks je vrlo jednostavan: valna funkcija koja opisuje kvantni sustav miješa 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 na jednakoj udaljenosti od atomske jezgre. Ako ne otvorimo kutiju, ne znamo točno kako je mačka. Bez promatranja (čitaj mjerenja) atomske jezgre, njezino stanje možemo opisati samo superpozicijom (miješanjem) dva stanja: raspadnute i neraspadnute jezgre. Mačka ovisna o nuklearnoj energiji je i živa i mrtva u isto vrijeme. Pitanje je sljedeće: kada sustav prestaje postojati kao mješavina dva stanja i odabire jedno konkretno?

Kopenhagenska interpretacija eksperimenta nam govori da sustav prestaje biti mješavina stanja i bira jedno od njih u trenutku kada se odvija promatranje, koje je ujedno i mjerenje (kutija se otvara). Odnosno, sama činjenica mjerenja mijenja fizičku stvarnost, dovodeći do kolapsa valne funkcije (mačka ili postaje mrtva ili ostaje živa, ali prestaje biti mješavina obojega)! Razmislite, eksperiment i mjerenja koja ga prate mijenjaju stvarnost oko nas. Osobno, ta činjenica čini moj mozak mnogo jačim od alkohola. Ovaj paradoks teško podnosi i notorni Steve Hawking koji ponavlja da kada čuje za Schrödingerovu mačku, njegova ruka posegne za Browningom. Oštrina reakcije vrsnog teorijskog fizičara posljedica je činjenice da je, po njegovom mišljenju, uloga promatrača u kolapsu valne funkcije (padanju u jedno od dva probabilistička) stanja jako preuveličana.

Naravno, kada je profesor Erwin osmislio svoju prijevaru s mačkom 1935., bio je to pametan način da se pokaže nesavršenost kvantne mehanike. Doista, mačka ne može biti živa i mrtva u isto vrijeme. Kao rezultat toga, jedno od tumačenja eksperimenta bilo je očito proturječje između zakona makrosvijeta (na primjer, drugi zakon termodinamike - mačka je ili živa ili mrtva) i mikrosvijeta (mačka je živ i mrtav u isto vrijeme).

Navedeno se primjenjuje u praksi: u kvantnom računalstvu iu kvantnoj kriptografiji. Optički kabel šalje svjetlosni signal koji je u superpoziciji dvaju stanja. Ako se napadači spoje na kabel negdje u sredini i tamo naprave signalnu slavinu kako bi prisluškivali odaslane informacije, tada će to urušiti valnu funkciju (sa stajališta kopenhaške interpretacije, promatrat će se) i svjetlo će prijeći u jedno od stanja. Provođenjem statističkih testova svjetlosti na prijemnom kraju kabela, moći će se saznati je li svjetlost u superpoziciji stanja ili je već opažena i prenesena na drugu točku. To radi moguće stvaranje sredstva komunikacije koja isključuju neprimjetno presretanje signala i prisluškivanje.

Druga najnovija interpretacija Schrödingerovog misaonog eksperimenta je priča o Sheldonu Cooperu, junaku serije Teorija velikog praska, koju je ispričao manje obrazovanoj susjedi Penny. Poanta Sheldonove priče je da se koncept Schrödingerove mačke može primijeniti na odnose među ljudima. Da biste razumjeli što se događa između muškarca i žene, kakav je odnos između njih: dobar ili loš, samo trebate otvoriti kutiju. Do tada, odnosi su i dobri i loši.

Jurij Gordejev
Programer, razvijač igara, dizajner, umjetnik

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

Stvarno ću pokušati objasniti jednostavnim riječima: gospodo fizičari, ne tražite. Fraza "grubo govoreći" implicira se dalje prije svake rečenice.

Na vrlo, vrlo maloj razini, svijet se sastoji od stvari koje se ponašaju na vrlo neobičan način. Jedna od najčudnijih karakteristika takvih objekata je sposobnost da budu u dva stanja koja se međusobno isključuju u isto vrijeme.

Ono što je s intuitivnog gledišta još neobičnije (netko će reći i jezivo) jest da čin svrhovitog promatranja eliminira tu neizvjesnost, te se objekt koji je upravo bio u dva kontradiktorna stanja u isto vrijeme pojavljuje pred promatračem u samo jedan od njih, kao da se ništa nije dogodilo, gleda sa strane i nevino zviždi.

Na subatomskoj razini, svi su odavno navikli na te ludorije. Postoji matematički aparat koji opisuje te procese, a saznanja o njima našla su različite primjene: primjerice u računalima i kriptografiji.

Na makroskopskoj razini ti se učinci ne opažaju: objekti koji su nam poznati uvijek su u jednom specifičnom stanju.

A sada misaoni eksperiment. Uzimamo mačku i stavljamo je u kutiju. Tu stavljamo i tikvicu s otrovnim plinom, radioaktivnim atomom i Geigerovim brojačem. Radioaktivni atom se može ili ne mora raspasti u bilo kojem trenutku. Ako se raspadne, brojač će detektirati zračenje, jednostavan mehanizam će razbiti bocu s plinom i naša mačka će umrijeti. Ako ne, mačka će živjeti.

Zatvaramo kutiju. Od ove točke nadalje, 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 unutra (promatramo), bit će u oba stanja odjednom. A budući da sudbina mačke izravno ovisi o stanju ovog atoma, ispada da je mačka također doslovno živa i mrtva u isto vrijeme (“... mazanje žive i mrtve mačke (oprostite na izrazu) u jednakih omjera ...” - piše autor eksperimenta). Ovako bi kvantna teorija opisala ovu situaciju.

Schrödinger nije ni slutio kakvu će pomutnju njegova ideja izazvati. Naravno, sam eksperiment, čak iu originalu, opisan je krajnje grubo i bez pretenzija na znanstvenu točnost: autor je želio prenijeti svojim kolegama ideju da teoriju treba nadopuniti jasnijim definicijama takvih procesa kao što je "promatranje" kako bi iz svoje nadležnosti izuzeo scenarije s mačkama u kutijama.

Ideja o mački čak je korištena da se “dokaže” postojanje Boga kao super-uma, koji svojim kontinuiranim promatranjem čini naše postojanje mogućim. U stvarnosti, "promatranje" ne zahtijeva svjesnog promatrača, što kvantne učinke lišava neke mističnosti. Ali unatoč tome, kvantna fizika i danas ostaje fronta znanosti s mnogo neobjašnjivih fenomena i njihovih tumačenja.

Ivan Boldin
Kandidat fizičkih i matematičkih znanosti, istraživač, diplomant MIPT-a

Ponašanje objekata u mikrosvijetu (elementarne čestice, atomi, molekule) bitno se razlikuje od ponašanja objekata s kojima inače imamo posla. Na primjer, elektron može letjeti istovremeno kroz dva prostorno udaljena mjesta ili biti istovremeno u nekoliko orbita u atomu. Za opis ovih pojava stvorena je teorija – kvantna fizika. Prema toj teoriji, na primjer, čestice se mogu razmazati u prostoru, ali ako ipak želite utvrditi gdje se čestica nalazi, onda ćete cijelu česticu uvijek pronaći na nekom mjestu, odnosno ona će se nekako srušiti iz svoje razmazano stanje na neko 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 tvoraca kvantne fizike, postavio si je pitanje: što ako se, ovisno o rezultatu mjerenja stanja mikročestice, neki događaj dogodi ili ne dogodi. Na primjer, ovo bi se moglo implementirati na sljedeći način: uzet je radioaktivni atom s vremenom poluraspada od, recimo, jednog sata. Atom se može staviti u neprozirnu kutiju, tamo staviti uređaj koji, kad produkti radioaktivnog raspada atoma udare u njega, razbija ampulu s otrovnim plinom i u tu kutiju staviti mačku. Tada izvana nećete vidjeti je li se atom raspao ili nije, odnosno, prema kvantnoj teoriji, on se istovremeno raspao i nije se raspao, a mačka je, dakle, i živa i mrtva. Takva mačka postala je poznata kao Schrödingerova mačka.

Može se činiti iznenađujućim da mačka može biti živa i mrtva u isto vrijeme, iako formalno ovdje nema proturječja i ovo nije pobijanje kvantne teorije. Međutim, mogu se pojaviti npr. pitanja: tko može izvesti kolaps atoma iz razmazanog stanja u određeno stanje, a tko pri tom pokušaju sam prelazi u razmazano stanje? Kako se odvija ovaj proces kolapsa? Ili kako to da onaj tko 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 RKhTU im. DI. Mendeljejev, Glavni specijalist odjel istraživanja (istraživanje tržišta)

Kako nam je objasnio Heisenberg, zbog principa neodređenosti, opis objekata kvantnog mikrosvijeta je drugačije prirode od uobičajenog opisa objekata Newtonovog makrokozmosa. Umjesto prostornih koordinata i brzine, kojima smo opisivali mehaničko kretanje npr. kuglice na biljarskom stolu, u kvantnoj mehanici objekte opisujemo tzv. valnom funkcijom. Vrh "vala" odgovara najvećoj vjerojatnosti pronalaska čestice u prostoru u trenutku mjerenja. Gibanje takvog vala opisuje Schrödingerova jednadžba, koja nam govori kako se stanje kvantnog sustava mijenja s vremenom.

Sada o mački. Svi znaju da se mačke vole skrivati ​​u kutijama (thequestion.ru). Svjestan je bio i Erwin Schrödinger. Štoviše, s čisto nordijskim divljaštvom, upotrijebio je tu osobinu u poznatom misaonom eksperimentu. Njegova suština je bila da je mačka zatvorena u kutiju s paklenim strojem. Stroj je preko releja povezan s kvantnim sustavom, na primjer, supstancom koja se radioaktivno raspada. Vjerojatnost raspada je poznata i iznosi 50%. Pakleni stroj proradi kada se promijeni kvantno stanje sustava (dođe do raspada) i mačka potpuno umre. Prepustimo li sustav “Mačka-kutija-pakleni stroj-kvanti” sam sebi na jedan sat i prisjetimo se da je stanje kvantnog sustava opisano u terminima vjerojatnosti, tada postaje jasno da je nemoguće saznati je li mačka živ ili ne, u određenom trenutku sigurno.kao što neće ići točno predvidjeti pad novčića na glavu ili rep unaprijed. Paradoks je vrlo jednostavan: valna funkcija koja opisuje kvantni sustav miješa 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 na jednakoj udaljenosti od atomske jezgre. Ako ne otvorimo kutiju, ne znamo točno kako je mačka. Bez promatranja (čitaj mjerenja) atomske jezgre, njezino stanje možemo opisati samo superpozicijom (miješanjem) dva stanja: raspadnute i neraspadnute jezgre. Mačka ovisna o nuklearnoj energiji je i živa i mrtva u isto vrijeme. Pitanje je sljedeće: kada sustav prestaje postojati kao mješavina dva stanja i odabire jedno konkretno?

Kopenhagenska interpretacija eksperimenta nam govori da sustav prestaje biti mješavina stanja i bira jedno od njih u trenutku kada se odvija promatranje, koje je ujedno i mjerenje (kutija se otvara). Odnosno, sama činjenica mjerenja mijenja fizičku stvarnost, dovodeći do kolapsa valne funkcije (mačka ili postaje mrtva ili ostaje živa, ali prestaje biti mješavina obojega)! Razmislite, eksperiment i mjerenja koja ga prate mijenjaju stvarnost oko nas. Osobno, ta činjenica čini moj mozak mnogo jačim od alkohola. Ovaj paradoks teško podnosi i notorni Steve Hawking koji ponavlja da kada čuje za Schrödingerovu mačku, njegova ruka posegne za Browningom. Oštrina reakcije vrsnog teorijskog fizičara posljedica je činjenice da je, po njegovom mišljenju, uloga promatrača u kolapsu valne funkcije (padanju u jedno od dva probabilistička) stanja jako preuveličana.

Naravno, kada je profesor Erwin osmislio svoju prijevaru s mačkom 1935., bio je to pametan način da se pokaže nesavršenost kvantne mehanike. Doista, mačka ne može biti živa i mrtva u isto vrijeme. Kao rezultat toga, jedno od tumačenja eksperimenta bilo je očito proturječje između zakona makrosvijeta (na primjer, drugi zakon termodinamike - mačka je ili živa ili mrtva) i mikrosvijeta (mačka je živ i mrtav u isto vrijeme).

Navedeno se primjenjuje u praksi: u kvantnom računalstvu iu kvantnoj kriptografiji. Optički kabel šalje svjetlosni signal koji je u superpoziciji dvaju stanja. Ako se napadači spoje na kabel negdje u sredini i tamo naprave signalnu slavinu kako bi prisluškivali odaslane informacije, tada će to urušiti valnu funkciju (sa stajališta kopenhaške interpretacije, promatrat će se) i svjetlo će prijeći u jedno od stanja. Provođenjem statističkih testova svjetlosti na prijemnom kraju kabela, moći će se saznati je li svjetlost u superpoziciji stanja ili je već opažena i prenesena na drugu točku. To omogućuje stvaranje sredstava komunikacije koja isključuju neprimjetno presretanje signala i prisluškivanje.

Druga najnovija interpretacija Schrödingerovog misaonog eksperimenta je priča o Sheldonu Cooperu, junaku serije Teorija velikog praska, koju je ispričao manje obrazovanoj susjedi Penny. Poanta Sheldonove priče je da se koncept Schrödingerove mačke može primijeniti na odnose među ljudima. Da biste razumjeli što se događa između muškarca i žene, kakav je odnos između njih: dobar ili loš, samo trebate otvoriti kutiju. Do tada, odnosi su i dobri i loši. youtube.com

Godine 1935. veliki fizičar, nobelovac a utemeljitelj kvantne mehanike Erwin Schrödinger formulirao je svoj poznati paradoks.

Znanstvenik je predložio da ako uzmete određenu mačku i stavite je u čeličnu neprozirnu kutiju s "paklenim strojem", tada će za sat vremena biti živa i mrtva u isto vrijeme. Mehanizam u kutiji je sljedeći: unutar Geigerovog brojača nalazi se mikroskopska količina radioaktivnog materijala koji se može raspasti samo na jedan atom u sat vremena; u ovom slučaju, možda se neće raspasti s istom vjerojatnošću. Ako dođe do raspada, tada će mehanizam poluge raditi i čekić će razbiti posudu s cijanovodičnom kiselinom i mačka će umrijeti; ako nema propadanja, tada će posuda ostati netaknuta, a mačka će biti živa i zdrava.

Da nije riječ o mački i kutiji, nego o svijetu subatomskih čestica, onda bi znanstvenici rekli da je mačka i živa i mrtva u isto vrijeme, ali u makrokozmosu taj zaključak nije točan. Pa zašto onda operiramo takvim konceptima kada je riječ o manjim česticama materije?

Schrödingerova ilustracija najbolji je primjer za opisivanje glavnog paradoksa kvantne fizike: prema njezinim zakonima, čestice poput elektrona, fotona, pa čak i atoma postoje u dva stanja istovremeno ("živi" i "mrtvi", ako se sjećate paćena mačka). Ta se stanja nazivaju superpozicije.

Američki fizičar Art Hobson (Art Hobson) sa Sveučilišta u Arkansasu (Arkansas State University) ponudio je svoje rješenje za ovaj paradoks.

"Mjerenja u kvantnoj fizici temelje se na radu određenih makroskopskih uređaja, poput Geigerovog brojača, koji određuju kvantno stanje mikroskopskih sustava - atoma, fotona i elektrona. Kvantna teorija podrazumijeva da ako spojite mikroskopski sustav (česticu) na neki makroskopski uređaj, koji razlikuje dva različita stanja sustava, tada će uređaj (Geigerov brojač, na primjer) prijeći u stanje kvantne isprepletenosti i također će biti istovremeno u dvije superpozicije. Međutim, nemoguće je izravno promatrati ovaj fenomen , što ga čini neprihvatljivim“, kaže fizičar.

Hobson kaže da u Schrödingerovom paradoksu mačka igra ulogu makroskopskog uređaja, Geigerovog brojača, povezanog s radioaktivnom jezgrom kako bi se odredilo stanje raspada ili "neraspada" te jezgre. U ovom slučaju, živa mačka bila bi pokazatelj "neraspadanja", a mrtva mačka indikator raspadanja. Ali prema kvantnoj teoriji, mačka, kao i jezgra, mora biti u dvije superpozicije života i smrti.

Umjesto toga, prema fizičaru, kvantno stanje mačke mora biti isprepleteno sa stanjem atoma, što znači da su oni u "nelokalnoj vezi" jedno s drugim. To jest, ako se stanje jednog od zapetljanih objekata iznenada promijeni u suprotno, tada će se stanje njegovog para također promijeniti na isti način, bez obzira na to koliko su međusobno udaljeni. Pritom se Hobson poziva na ovu kvantnu teoriju.

"Najzanimljivija stvar u teoriji kvantne isprepletenosti je da se promjena stanja obiju čestica događa trenutačno: nikakvo svjetlo ili elektromagnetski signal ne bi imao vremena prenijeti informaciju iz jednog sustava u drugi. Dakle, možemo reći da je ovo jedan objekt podijeljen na dva dijela prostora, bez obzira kolika je udaljenost između njih", objašnjava Hobson.

Schrödingerova mačka više nije živa i mrtva u isto vrijeme. Mrtav je ako se raspad dogodi, a živ ako se raspad nikada ne dogodi.

Dodajmo da su slična rješenja ovog paradoksa u proteklih tridesetak godina predložile još tri skupine znanstvenika, ali nisu ozbiljno shvaćena i ostala su nezamijećena u široj znanstvenoj javnosti. Hobson napominje da je rješenje paradoksa kvantne mehanike, barem teoretsko, apsolutno neophodno za njezino duboko razumijevanje.

Možda su neki od vas čuli izraz kao što je "Schrödingerova mačka". Međutim, za većinu ljudi ovo ime ne znači ništa.

Ako se smatrate misaonim subjektom, pa čak i izdajete da ste intelektualac, onda svakako trebate saznati što je Schrödingerov mačak i po čemu se proslavio.

Shroedingerova mačka- ovo je misaoni eksperiment, koji je predložio austrijski teorijski fizičar Erwin Schrödinger. Ovaj talentirani znanstvenik dobio je 1933. Nobelova nagrada u fizici.

Svojim poznatim eksperimentom želio je pokazati nedovršenost kvantne mehanike u prijelazu iz subatomskih u makroskopske sustave.

Erwin Schrödinger svoju je teoriju pokušao objasniti na izvornom primjeru mačke. Htio je to učiniti što jednostavnijim kako bi njegova ideja bila razumljiva svakoj osobi.

Je li u tome uspio ili ne, saznat ćete čitajući članak do kraja.

Suština pokusa Schrödingerova mačka

Pretpostavimo da je određena mačka zaključana u čeličnu komoru zajedno s takvim paklenim strojem (koji mora biti zaštićen od izravne intervencije mačke): unutar Geigerovog brojača postoji tako mala količina radioaktivnog materijala da se samo jedan atom može raspasti u sat vremena, ali s istom vjerojatnošću možda se neće raspasti; ako se to dogodi, cijev za očitavanje se isprazni i relej se aktivira, spuštajući čekić, koji razbija konus cijanovodične kiseline.

Ako cijeli ovaj sustav ostavimo sam sebi na sat vremena, onda možemo reći da će mačka nakon tog vremena biti živa, sve dok se atom ne raspadne.

Prvi raspad atoma otrovao bi mačku. Psi-funkcija sustava u cjelini će to izraziti miješanjem u sebi ili mazanjem žive i mrtve mačke (oprostite na izrazu) u jednakim omjerima.

Tipično u sličnih slučajeva je da se neizvjesnost, izvorno ograničena na atomski svijet, transformira u makroskopsku nesigurnost koja se može eliminirati izravnim promatranjem.

To nas sprječava da naivno prihvatimo "model zamućenja" kao odraz stvarnosti. Samo po sebi to ne znači ništa nejasno ili kontradiktorno.

Postoji razlika između mutne fotografije ili fotografije izvan fokusa i fotografije oblaka ili magle.

Drugim riječima, imamo kutiju i mačku. U kutiji je ugrađen uređaj s radioaktivnom atomskom jezgrom i spremnikom s otrovnim plinom.

Tijekom eksperimenta, vjerojatnost raspadanja ili neraspadanja jezgre je jednaka 50%. Dakle, ako se raspadne, životinja će umrijeti, a ako se jezgra ne raspadne, Schrödingerova mačka će ostati živa.

Zaključavamo mačku u kutiju i čekamo sat vremena, razmišljajući o krhkosti života.

Prema zakonima kvantne mehanike, jezgra (i, posljedično, sama mačka) može istovremeno biti u svim mogućim stanjima (vidi kvantnu superpoziciju).

Dok se kutija ne otvori, sustav "cat-core" pretpostavlja dvije opcije za ishod događaja: "raspad jezgre - mačka je mrtva" s vjerojatnošću od 50% i "raspad jezgre se nije dogodio - mačka je živa ” s istim stupnjem vjerojatnosti.

Ispostavilo se da je Schrödingerova mačka, koja sjedi u kutiji, i živa i mrtva u isto vrijeme.

Tumačenje Kopenhaške interpretacije kaže da je u svakom slučaju mačka živa i mrtva u isto vrijeme. Izbor nuklearnog raspada ne dolazi kada otvorimo kutiju, već i kada jezgra uđe u detektor.

To je zbog činjenice da smanjenje valne funkcije sustava "mačka-detektor-jezgra" ni na koji način nije povezano s osobom koja promatra izvana. Izravno je povezan s detektorom-promatračem atomske jezgre.

Schrödingerova mačka jednostavnim riječima

Prema zakonima kvantne mehanike, u slučaju da se nad atomskom jezgrom ne odvija promatranje, ona može biti dualna: odnosno, raspad će se ili dogoditi ili ne.

Iz ovoga slijedi da mačka, koja se nalazi u kutiji i predstavlja jezgru, može biti i živa i mrtva u isto vrijeme.

Ali u trenutku kada promatrač odluči otvoriti kutiju, moći će vidjeti samo jedno od 2 moguća stanja.

Ali sada se postavlja prirodno pitanje: kada točno sustav prestaje postojati u dualnom obliku?

Kroz ovo iskustvo, Schrödinger je tvrdio da je kvantna mehanika nepotpuna bez određenih pravila koja objašnjavaju kada valna funkcija kolabira.

S obzirom na to da prije ili kasnije Schrodingerova mačka mora oživjeti ili biti mrtva, slično će biti i s atomskom jezgrom: do raspada atoma će doći ili neće.

Suština iskustva u ljudskom jeziku

Schrodinger je na primjeru mačke želio pokazati da će, prema kvantnoj mehanici, životinja biti i živa i mrtva u isto vrijeme. To je, naime, nemoguće, iz čega se zaključuje da kvantna mehanika danas ima značajnih nedostataka.

Video iz Teorije velikog praska

Lik serije, Sheldon Cooper, pokušao je svojoj "uskogrudnoj" djevojci objasniti bit eksperimenta Schrödingerove mačke. Da bi to učinio, poslužio se primjerom odnosa između muškarca i žene.

Da biste saznali u kakvom su odnosu, samo trebate otvoriti kutiju. U međuvremenu će se zatvoriti, njihov odnos može biti i pozitivan i negativan u isto vrijeme.

Je li Schrödingerova mačka preživjela eksperiment?

Ako je netko od naših čitatelja zabrinut za mačku, trebali biste se smiriti. Tijekom eksperimenta nitko od njih nije umro, a sam Schrödinger je svoj eksperiment nazvao psihički, odnosno onaj koji se provodi isključivo u umu.

Nadamo se da ste shvatili u čemu je bit eksperimenta Schrödingerove mačke. Ako imate pitanja, možete ih postaviti u komentarima. I, naravno, podijelite ovaj članak na društvenim mrežama.

Ako želite - pretplatite se na stranicu jazanimljivFakty.org na bilo koji prikladan način. Kod nas je uvijek zanimljivo!

Svidjela vam se objava? Pritisnite bilo koju tipku: