Erwin Schrödinger fizikus gondolatkísérlete, melynek lényege, hogy a dobozban lévő macska él és halott is. Így a tudós bebizonyította a kvantummechanika hiányosságát a szubatomi rendszerekről a makroszkopikus rendszerekre való átmenet során.

Eredet

Erwin Schrödinger osztrák elméleti fizikus 1935-ben „A jelenlegi helyzet kvantummechanika” (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik) a Naturwissenschaften című kiadványban kísérletet javasolt egy macskával a dobozban.

Fogjuk a macskát és betesszük a dobozba. A doboz tartalmaz egy atommagot és egy tartályt mérgező gázzal. A nukleáris szétesés valószínűsége 50%, ha ez bekövetkezik, a gáztartály kinyílik, és a macska meghal. Ha a bomlás nem következik be, a macska él. A kvantummechanika alapjai szerint, mielőtt kinyitnánk a dobozt, a macska kvantum-szuperpozíció állapotában van - vagyis minden állapotban egyszerre.

Kiderült, hogy a „macskamag” rendszerben a macska ugyanolyan 50%-os valószínűséggel lehet élő vagy halott. Vagy egyszerre él és hal.

Népszerűség az interneten

Schrödinger macskájának kérdését először 1990 májusában vitatták meg az interneten, a Usenet sci.physics fórumán. 2000. augusztus 9-én a Straight Dope Q&A fórumon megjelent egy vers, amelyet Schrödinger macskájának szenteltek.

2004 augusztusában a ThinkGeek online áruház „Schrodinger macskája meghalt” feliratú pólókat kezdett árulni.

2006. január 4-én egy Schrödinger-képregény jelent meg az Xkcd képregénysorozatban.

” – Ennek a képregénynek az utolsó panelje egyszerre vicces és vicces. Amíg el nem olvasod, nem tudod megmondani, milyen lesz a végén.

- Szar"

2007. június 2-án az I Can Has Cheezburger webhely egy képet tett közzé egy dobozban lévő macskáról, a következő felirattal: „A kvantumdobozodban... egy macska... talán.”

Schrödinger macskája népszerűségének megkoronázása egy neki szentelt Google Doodle volt, amely 2013. augusztus 12-én, Erwin Schrödinger 126. születésnapjának napján jelent meg.

Népszerű kultúra hivatkozásai

A Schrödinger macskájának a populáris kultúrában való népszerűsítésében jelentős szerepet játszottak azok a filmek, tévésorozatok, könyvek és számítógépes játékok, amelyekben szó volt erről a kísérletről. Mondjunk csak néhány példát.

A Futurama hatodik évadának 16. részében a rendőrség őrizetbe veszi Schrödingert és macskáját.

A „Rick és Morty” első évadának második epizódjában a főszereplők egy párhuzamos valóságban találkoznak Schrödinger macskáival.

Sheldon Cooper Az ősrobbanás elméletében Schrödinger macskaelméletét használta arra, hogy elmagyarázza Pennynek, hogyan működnek a férfiak és a nők közötti kapcsolatok.

Jelentése

Schrödinger macskája nemcsak internetes mém, hanem a populáris kultúra hőse is. A macska, amely egyszerre él és holt, egy bizonyos kétértelműséget szimbolizál. Schrödingerre akkor emlékeznek, amikor valami egyszerre vicces és nem, vagy amikor valami egyszerre tiltott és megengedett. Például egy forgalomirányító lámpa, amelyik egyszerre piros és zöld lámpával világít, az Schrödinger közlekedési lámpa.

Képtár

A cikk leírja, mi Schrödinger elmélete. Ennek a nagyszerű tudósnak a hozzájárulása a modern tudomány, és leír egy gondolatkísérletet is, amelyet egy macskáról talált ki. Röviden felvázoljuk az ilyen jellegű ismeretek alkalmazási körét.

Erwin Schrödinger

A hírhedt macskát, aki se nem él, se nem halt, ma már mindenhol használják. Filmek készülnek róla, fizikával, állatokkal foglalkozó közösségeket neveznek el róla, még ruhamárka is van. De leggyakrabban az emberek a paradoxont ​​a szerencsétlen macskával értik. De az emberek általában megfeledkeznek az alkotóról, Erwin Schrödingerről. Bécsben született, amely akkor Ausztria-Magyarország része volt. Nagyon művelt és gazdag család sarja volt. Apja, Rudolf linóleumot gyártott, és pénzt fektetett többek között a tudományba. Édesanyja egy vegyész lánya volt, és Erwin gyakran járt hallgatni nagyapja előadásait az akadémiára.

Mivel a tudós egyik nagymamája angol volt, érdekelte idegen nyelvekés tökéletesen elsajátította az angol nyelvet. Nem meglepő, hogy az iskolában Schrödinger minden évben az osztályelső volt, az egyetemen pedig nehéz kérdéseket tett fel. A huszadik század eleji tudomány már azonosított ellentmondásokat a jobban érthető klasszikus fizika és a részecskék viselkedése között a mikro- és nanovilágban. Minden erőmet a felmerülő ellentmondások feloldására fektettem

Hozzájárulás a tudományhoz

Először is érdemes elmondani, hogy ez a fizikus a tudomány számos területén részt vett. Amikor azonban azt mondjuk, hogy „Schrödinger elmélete”, nem az általa alkotott színek matematikailag harmonikus leírására gondolunk, hanem a kvantummechanikához való hozzájárulására. Akkoriban a technológia, a kísérlet és az elmélet kéz a kézben járt. A fényképezés fejlődött, felvették az első spektrumokat, és felfedezték a radioaktivitás jelenségét. Az eredményeket szerző tudósok szorosan együttműködtek a teoretikusokkal: egyetértettek, kiegészítették egymást és vitatkoztak. Új iskolák és tudományágak jöttek létre. A világ teljesen más színekben kezdett csillogni, és az emberiség új rejtélyeket kapott. A matematikai apparátus összetettsége ellenére, hogy leírjuk Schrödinger elméletét, egyszerű nyelven Tud.

A kvantumvilág egyszerű!

Ma már jól ismert, hogy a vizsgált objektumok léptéke közvetlenül befolyásolja az eredményeket. Szemnek látható a tárgyak a klasszikus fizika fogalmai alá tartoznak. Schrödinger elmélete százszor száz nanométeres és annál kisebb testekre alkalmazható. És leggyakrabban arról beszélünkáltalában az egyes atomokról és kisebb részecskékről. Tehát a mikrorendszerek minden eleme egyszerre rendelkezik részecske és hullám tulajdonságaival (hullám-részecske kettősség). Az anyagi világból az elektronok, protonok, neutronok stb. jellemzője a tömeg és a kapcsolódó tehetetlenség, sebesség és gyorsulás. Az elméleti hullámból - olyan paraméterek, mint a frekvencia és a rezonancia. Annak érdekében, hogy megértsék, hogyan lehetséges ez egyidejűleg, és miért elválaszthatatlanok egymástól, a tudósoknak át kellett gondolniuk az anyagok szerkezetének teljes megértését.

Schrödinger elmélete arra utal, hogy matematikailag ez a két tulajdonság egy hullámfüggvénynek nevezett konstrukción keresztül kapcsolódik egymáshoz. Ennek a fogalomnak a matematikai leírásának megtalálása Schrödingernek Nobel-díjat kapott. A szerző által neki tulajdonított fizikai jelentés azonban nem esett egybe Bohr, Sommerfeld, Heisenberg és Einstein elképzeléseivel, akik megalapították az úgynevezett koppenhágai interpretációt. Itt alakult ki a „macskaparadoxon”.

Hullám funkció

Ha a mikrokozmoszról van szó elemi részecskék, a makroskálákban rejlő fogalmak elvesztik értelmüket: tömeg, térfogat, sebesség, méret. A bizonytalan valószínűségek pedig maguktól jönnek. Ekkora tárgyakat az ember nem képes megörökíteni – csak közvetett tanulmányozási módok állnak az emberek rendelkezésére. Például fénycsíkok egy érzékeny képernyőn vagy filmen, a kattintások száma, a permetezett film vastagsága. Minden más a számítások területe.

Schrödinger elmélete a tudós által levezetett egyenleteken alapul. És ezek szerves összetevője a hullámfüggvény. Egyértelműen leírja a vizsgált részecske típusát és kvantumtulajdonságait. Úgy gondolják, hogy megmutatja például egy elektron állapotát. Ő azonban – szerzője elképzeléseivel ellentétben – fizikai jelentése nem rendelkezik. Ez csak egy kényelmes matematikai eszköz. Mivel cikkünk felvázolja Schrödinger elméletét egyszerű szavakkal, tegyük fel, hogy a hullámfüggvény négyzete leírja annak valószínűségét, hogy a rendszert egy előre meghatározott állapotban találjuk meg.

Macska, mint például egy makróobjektum

Ezzel a koppenhágai értelmezésnek nevezett értelmezéssel maga a szerző élete végéig nem értett egyet. Undorodott a valószínűség fogalmának homályosságától, és magának a függvénynek az egyértelműségéhez ragaszkodott, nem pedig a négyzetéhez.

Az ilyen elképzelések következetlenségének példájaként azt állította, hogy ebben az esetben a mikrovilág hatással lesz a makroobjektumokra. Az elmélet a következő: ha egy élő szervezetet (például macskát) és egy mérgező gázt tartalmazó kapszulát egy lezárt dobozba helyezünk, amely kinyílik, ha egy bizonyos radioaktív elem elbomlik, és zárva marad, ha a bomlás nem következik be, akkor a doboz kinyitása előtt paradoxont ​​kapunk. A kvantumfogalmak szerint egy radioaktív elem atomja bizonyos időn belül bizonyos valószínűséggel lebomlik. Így a kísérleti kimutatás előtt az atom ép és nem is. És ahogy Schrödinger elmélete mondja, ugyanannyi valószínűséggel a macska halott és egyébként él. Ami, látod, abszurd, mert amikor kinyitjuk a dobozt, csak egy állapotot találunk az állatnak. És egy zárt tartályban, a halálos kapszula mellett, a macska vagy halott, vagy él, mivel ezek a mutatók diszkrétek, és nem jelentenek köztes lehetőségeket.

Ennek a jelenségnek van egy sajátos, de még nem teljesen bizonyított magyarázata: egy hipotetikus macska konkrét állapotának meghatározásához időkorlátozó feltételek hiányában ez a kísérlet kétségtelenül paradox. A kvantummechanikai szabályok azonban nem használhatók makroobjektumokra. Még nem sikerült pontosan meghúzni a határt a mikrovilág és a hétköznapi között. Egy macska méretű állat azonban kétségtelenül makroobjektum.

A kvantummechanika alkalmazása

Mint minden, akár elméleti jelenségnél, itt is felmerül a kérdés, hogy miben lehet hasznos Schrödinger macskája. Az Ősrobbanás-elmélet például pontosan azokon a folyamatokon alapul, amelyek ehhez a gondolatkísérlethez kapcsolódnak. Mindent, ami az ultranagy sebességgel, az anyag ultrakicsi szerkezetével és az univerzum mint olyan vizsgálatával kapcsolatos, egyebek mellett a kvantummechanika magyarázza.

1935-ben az újonnan feltörekvő kvantummechanika lelkes ellenfele, Eric Schrödinger publikált egy cikket, amely a fizika fejlődésének új ágának következetlenségét kívánta feltárni és bebizonyítani.

A cikk lényege az gondolatkísérlet elvégzése:

1. Egy élő macskát egy teljesen lezárt dobozba helyeznek.
2. A macska mellé egy Geiger-számlálót helyeznek el, amely egy radioaktív atomot tartalmaz.
3. Egy savval töltött lombik közvetlenül a Geiger-számlálóhoz van csatlakoztatva.
4. Egy radioaktív atom lehetséges bomlása aktiválja a Geiger-számlálót, ami viszont összetöri a lombikot, és a belőle kiömlött sav megöli a macskát.
5. A macska életben marad vagy meghal, ha ilyen kényelmetlen szomszédokkal marad?
6. A kísérletre egy órát szánnak.

Válasz neki ez a kérdésés felszólították az ellentmondás bizonyítására kvantum elmélet, amely a szuperpozíción alapul: a paradoxon törvénye - világunk összes mikrorészecskéje mindig egyszerre van két állapotban, amíg el nem kezdik megfigyelni.

Vagyis zárt térben (kvantumelmélet) a macskánk, mint kiszámíthatatlan szomszédja - az atom - egyszerre van jelen két államban:

1. Élő és egyben halott macska.
2. Egy bomlott és egyben nem bomlott atom.

Ami a klasszikus fizika szerint teljes abszurdum. Ilyen, egymást kizáró dolgok egyidejű létezése lehetetlen.

És ez helyes, de csak a makrokozmosz szempontjából. Míg a mikrovilágban teljesen más törvények érvényesülnek, ezért Schrödinger tévedett, amikor a makrovilág törvényeit alkalmazta a mikrovilágon belüli kapcsolatokra. Ha nem értjük, hogy a mikrovilág folyamatos bizonytalanságainak céltudatos megfigyelése az utóbbit kiküszöböli.

Más szóval, ha kinyitunk egy zárt rendszert, amelyben egy macska is egy radioaktív atommal együtt van elhelyezve, akkor az alanynak csak az egyik lehetséges állapotát fogjuk látni.

Ezt az Arkansas Egyetem amerikai fizikusa, Art Hobson bizonyította be. Elmélete szerint, ha összekapcsolunk egy mikrorendszert (radioaktív atomot) egy makrorendszerrel (Geiger-számláló), az utóbbi szükségszerűen átitatódik az előbbi kvantumösszefonódásának állapotával, és szuperpozícióba kerül. És mivel ezt a jelenséget nem tudjuk közvetlenül megfigyelni, elfogadhatatlan lesz számunkra (ahogy Schrödinger bebizonyította).

Tehát rájöttünk, hogy az atom és a sugárzásszámláló ugyanabban a szuperpozícióban van. Akkor kit vagy mit nevezhetünk macskának ennél a rendszernél? Ha logikusan gondolkodunk, a macska ebben az esetben a radioaktív mag állapotának jelzőjévé válik (egyszerűen indikátor):

1. A macska él, a mag nem pusztult el.
2. A macska meghalt, a mag szétesett.

Figyelembe kell azonban venni azt a tényt, hogy a macska is egyetlen rendszer része, hiszen ő is a dobozban van. Ezért a kvantumelmélet szerint a macska úgynevezett nem lokális kapcsolatban van az atommal, azaz. zavart állapotban, ami azt jelenti, hogy a mikrovilág szuperpozíciójában.

Ebből az következik, hogy ha a rendszer egyik objektumában hirtelen változás következik be, akkor ugyanez történik egy másik objektummal is, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak egymástól. Mindkét objektum állapotának pillanatnyi változása azt bizonyítja, hogy egyetlen rendszerrel van dolgunk, amelyet egyszerűen a tér két részre oszt.

Ez azt jelenti, hogy bátran kijelenthetjük, hogy Schrödinger macskája azonnal vagy él, ha az atom nem bomlott, vagy halott, ha az atom elbomlott.

És mégis, Schrödinger gondolatkísérletének köszönhető, hogy létrejött egy matematikai eszköz, amely leírja a mikrovilág szuperpozícióit. Ezt a tudást megtalálták széles körű alkalmazás a kriptográfiában és a számítástechnikában.

Végezetül szeretném megjegyezni a „Schrodinger macskája” titokzatos paradoxonja iránti kimeríthetetlen szeretetet mindenféle író és mozi részéről. Ez csak néhány példa:

1. A „Schrodinger macskája” nevű mágikus eszköz Lukjanenko „Az utolsó őrség” című regényében.
2. Douglas Adams detektívregényében, a Dirk Gently nyomozóügynökségében élénk vita folyik Schrödinger macskájának problémájáról.
3. R. E. Heinlein A macska falakon át sétál című regényében főszereplő, egy macska, szinte folyamatosan két állapotban van egyszerre.
4. Lewis Carroll híres Cheshire-i macskája az "Alice Csodaországban" című regényben szeret egyszerre több helyen megjelenni.
5. A Fahrenheit 451 című regényében Ray Bradbury felveti Schrödinger macskájának kérdését egy élő-halott mechanikus kutya formájában.
6. A „The Healing Magician” című regényben Christopher Stasheff nagyon eredeti módon írja le elképzelését Schrödinger macskájáról.

És még sok más elbűvölő, teljesen lehetetlen ötlet egy ilyen titokzatos gondolatkísérletről.

Szégyenszemre szeretném bevallani, hogy hallottam ezt a kifejezést, de nem tudtam, mit jelent, és még azt sem, hogy milyen témában használták. Hadd mondjam el, mit olvastam az interneten erről a macskáról...

« Shroedinger macskája"- így hívják a híres osztrák elméleti fizikus, Erwin Schrödinger híres gondolatkísérletét, aki szintén díjazott Nóbel díj. Ezzel a fiktív kísérlettel a tudós meg akarta mutatni a kvantummechanika hiányosságát a szubatomi rendszerekről a makroszkopikus rendszerekre való átmenet során.

Erwin Schrödinger eredeti cikke 1935-ben jelent meg. Íme az idézet:

Olyan eseteket is készíthetsz, amelyekben elég burleszk van. Zárjanak be egy macskát egy acélkamrába a következő ördögi géppel együtt (amelynek a macska beavatkozásától függetlenül kell lennie): egy Geiger pultban van egy pici mennyiség radioaktív anyag, olyan kicsi, hogy csak egy atom bomlik le egy órán belül, de ugyanolyan valószínűséggel nem bomlik le; ha ez megtörténik, a leolvasócső lemerül, és a relé működésbe lép, elengedve a kalapácsot, ami hidrogén-cianiddal széttöri a lombikot.

Ha egy órára magára hagyjuk ezt az egész rendszert, akkor azt mondhatjuk, hogy a macska élni fog ennyi idő után, amíg az atom nem bomlik fel. Az atom legelső szétesése megmérgezné a macskát. A rendszer egészének pszi-funkciója ezt egy élő és egy döglött macska (elnézést a kifejezésért) egyenlő arányban történő összekeverésével vagy bekenésével fejezi ki. Ilyen esetekben jellemző, hogy kezdetben korlátozott a bizonytalanság atomi világ, makroszkopikus bizonytalansággá alakul, amely közvetlen megfigyeléssel kiküszöbölhető. Ez megakadályozza, hogy naivan elfogadjuk a „homályos modellt”, mint a valóságot. Ez önmagában nem jelent semmi tisztázatlant vagy ellentmondást. Különbség van az elmosódott vagy életlen fénykép és a felhőket vagy ködöt ábrázoló fotó között.

Más szavakkal:

1. Van egy doboz és egy macska. A doboz egy radioaktív atommagot és egy mérgező gázt tartalmazó tartályt tartalmaz. A kísérleti paramétereket úgy választottuk meg, hogy az 1 óra alatti magbomlás valószínűsége 50%. Ha a mag szétesik, egy gáztartály nyílik ki, és a macska meghal. Ha a mag nem bomlik le, a macska életben marad és jól van.
2. Bezárjuk a macskát egy dobozba, várunk egy órát, és feltesszük a kérdést: él-e vagy halott a macska?
3. Úgy tűnik, hogy a kvantummechanika azt mondja nekünk, hogy az atommag (és így a macska) egyidejűleg minden lehetséges állapotban van (lásd a kvantum-szuperpozíciót). Mielőtt kinyitnánk a dobozt, a macskamag rendszer 50%-os valószínűséggel „a mag elpusztult, a macska elpusztult” állapotban van, és „a mag nem bomlott el, a macska él” állapotban van. 50%-os valószínűséggel. Kiderül, hogy a dobozban ülő macska egyszerre él és hal.
4. A modern koppenhágai értelmezés szerint a macska él/halott köztes állapotok nélkül. És az atommag bomlási állapotának kiválasztása nem a doboz kinyitásának pillanatában történik, hanem akkor is, amikor a mag belép a detektorba. Mert a „macska-detektor-mag” rendszer hullámfüggvényének redukciója nem a doboz emberi megfigyelőjéhez, hanem a mag detektor-megfigyelőjéhez kapcsolódik.

A kvantummechanika szerint, ha egy atom magját nem figyeljük meg, akkor annak állapotát két állapot keveréke írja le - egy bomlott mag és egy el nem bomlott mag, tehát egy macska, aki egy dobozban ül és megszemélyesíti az atommagot egyszerre él és hal. Ha a dobozt kinyitják, a kísérletező csak egy meghatározott állapotot láthat: „a mag elpusztult, a macska meghalt” vagy „a mag nem bomlott, a macska él”.

A lényeg emberi nyelven: Schrödinger kísérlete kimutatta, hogy a kvantummechanika szempontjából a macska egyszerre él és hal, ami nem lehet. Ezért a kvantummechanikának jelentős hibái vannak.

A kérdés a következő: mikor szűnik meg egy rendszer két állapot keverékeként létezni, és válasszon egy konkrétat? A kísérlet célja annak bemutatása, hogy a kvantummechanika hiányos néhány olyan szabály nélkül, amelyek megmutatják, milyen körülmények között omlik össze a hullámfüggvény, és a macska vagy meghal, vagy életben marad, de megszűnik a kettő keveréke lenni. Mivel egyértelmű, hogy a macskának élnie kell vagy halottnak (nincs köztes állapot élet és halál között), akkor ez hasonló lesz atommag. Elpusztultnak vagy nem bomlottnak kell lennie (Wikipédia).

Schrödinger gondolatkísérletének egy másik újabb értelmezése egy történet, amelyet a Big Bang Theory szereplője, Sheldon Cooper mesélt el kevésbé iskolázott szomszédjának, Pennynek. Sheldon történetének lényege, hogy a Schrödinger macskája fogalma az emberi kapcsolatokra is vonatkoztatható. Ahhoz, hogy megértsük, mi történik egy férfi és egy nő között, milyen kapcsolat van közöttük: jó vagy rossz, csak ki kell nyitni a dobozt. Addig a kapcsolat jó és rossz is.

Az alábbiakban egy videoklip a Sheldon és Penia közötti Big Bang Theory eszmecseréről.

Schrödinger illusztrációja a legjobb példa a kvantumfizika fő paradoxonának leírására: törvényei szerint a részecskék, például az elektronok, a fotonok, sőt az atomok egyidejűleg két állapotban léteznek ("élő" és "halott", ha emlékszel a hosszútűrő macska). Ezeket az állapotokat szuperpozícióknak nevezzük.

Art Hobson amerikai fizikus, az Arkansas Egyetemről (Arkansas State University) javasolta a megoldást erre a paradoxonra.

"Mérések be kvantumfizika bizonyos makroszkopikus eszközök működésén alapulnak, mint például a Geiger-számláló, amelyek segítségével meghatározzák a mikroszkopikus rendszerek - atomok, fotonok és elektronok - kvantumállapotát. A kvantumelmélet azt jelenti, hogy ha egy mikroszkopikus rendszert (részecskét) csatlakoztatunk valamilyen makroszkopikus eszközhöz, amely megkülönbözteti a kettőt különböző államok rendszerben, akkor az eszköz (például a Geiger-számláló) kvantum-összefonódás állapotába kerül, és egyidejűleg két szuperpozícióban is találja magát. Ezt a jelenséget azonban nem lehet közvetlenül megfigyelni, ami elfogadhatatlanná teszi” – mondja a fizikus.

Hobson azt mondja, hogy Schrödinger paradoxonában a macska egy makroszkopikus eszköz, egy Geiger-számláló szerepét tölti be, amely egy radioaktív maghoz kapcsolódik, hogy meghatározza az adott mag bomlási vagy „nem bomlási” állapotát. Ebben az esetben egy élő macska a „nem bomlás”, a döglött macska pedig a bomlás jelzője. De a kvantumelmélet szerint a macskának, akárcsak az atommagnak, az élet és a halál két szuperpozíciójában kell léteznie.

A fizikus szerint ehelyett a macska kvantumállapotának össze kell gabalyodnia az atom állapotával, vagyis "nem lokális kapcsolatban" vannak egymással. Vagyis ha az egyik összefonódott tárgy állapota hirtelen az ellenkezőjére változik, akkor a párjának állapota is megváltozik, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak egymástól. Ugyanakkor Hobson ennek a kvantumelméletnek a kísérleti megerősítésére hivatkozik.

„A kvantumösszefonódás elméletében az a legérdekesebb, hogy mindkét részecske állapotváltozása azonnal megtörténik: egyetlen fénynek vagy elektromágneses jelnek sem lenne ideje információt továbbítani egyik rendszerből a másikba. Tehát azt mondhatjuk, hogy ez egy tárgy, amelyet a tér két részre oszt, függetlenül attól, hogy milyen nagy a távolság közöttük” – magyarázza Hobson.

Schrödinger macskája már nem él és halott egyszerre. Halott, ha a szétesés megtörténik, és él, ha a szétesés soha nem történik meg.

Tegyük hozzá, hogy ehhez a paradoxonhoz hasonló megoldásokat további három tudóscsoport javasolt az elmúlt harminc évben, de ezeket nem vették komolyan, és széles tudományos körökben észrevétlen maradtak. Hobson megjegyzi, hogy a kvantummechanika paradoxonainak megoldása, legalábbis elméletileg, feltétlenül szükséges annak mélyreható megértéséhez.

Schrödinger

Ám a közelmúltban az elméleti szakemberek elmagyarázták, HOGY GYÖLJI MEG SCHRODINGER MACSKÁJÁT A GRAVITÁCIÓ, de ez bonyolultabb...

A fizikusok általában azt a jelenséget magyarázzák, hogy a szuperpozíció lehetséges a részecskék világában, de lehetetlen macskákkal vagy más makroobjektumokkal, interferenciával környezet. Amikor egy kvantumobjektum áthalad egy mezőn, vagy véletlenszerű részecskékkel lép kölcsönhatásba, azonnal csak egy állapotot vesz fel – mintha megmérnék. A szuperpozíció pontosan így semmisül meg, ahogy a tudósok hitték.

De még ha valahogy lehetséges is lenne egy szuperpozíciós állapotban lévő makroobjektum elkülönítése más részecskékkel és mezőkkel való kölcsönhatásoktól, akkor is előbb-utóbb egyetlen állapotba kerülne. Legalábbis ez igaz a Föld felszínén zajló folyamatokra.

„Valahol a csillagközi térben talán egy macskának lenne esélye a kvantumkoherencia fenntartására, de a Földön vagy bármely bolygó közelében ez rendkívül valószínűtlen. Ennek pedig a gravitáció az oka” – magyarázza az új tanulmány vezető szerzője, Igor Pikovski, a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics munkatársa.

Pikovsky és munkatársai a Bécsi Egyetemről azzal érvelnek, hogy a gravitáció romboló hatással van a makroobjektumok kvantum-szuperpozícióira, ezért nem figyelünk meg hasonló jelenségeket a makrokozmoszban. Az új hipotézis alapkoncepcióját egyébként az „Interstellar” című játékfilm vázolja röviden.

Einsteiné általános elmélet a relativitás azt mondja, hogy rendkívüli masszív tárgy meghajlítja a téridőt maga közelében. Kisebb szinten tekintve a helyzetet, elmondhatjuk, hogy a Föld felszínéhez közel elhelyezett molekulánál az idő valamivel lassabban telik el, mint a bolygónk pályáján elhelyezkedő molekulánál.

A gravitáció téridőre gyakorolt ​​befolyása miatt az e hatás által érintett molekula helyzetében eltérést tapasztalhatunk. És ennek viszont ki kell hatnia a belső energiájára - a molekulában lévő részecskék rezgéseire, amelyek idővel változnak. Ha egy molekulát két hely kvantum-szuperpozíciójának állapotába vezetnénk, akkor a helyzet és a belső energia közötti kapcsolat hamarosan arra kényszerítené a molekulát, hogy a térben lévő két pozíció közül csak az egyiket „válasszon”.

„A legtöbb esetben a dekoherencia jelensége külső hatásokhoz kapcsolódik, de ebben az esetben a részecskék belső rezgése kölcsönhatásba lép magának a molekulának a mozgásával” – magyarázza Pikovsky.

Ezt a hatást még nem figyelték meg, hiszen a dekoherencia más forrásai, mint pl mágneses mezők, hősugárzásés a rezgések általában sokkal erősebbek, ami a kvantumrendszerek pusztulását okozza jóval a gravitáció előtt. A kísérletezők azonban igyekeznek tesztelni a hipotézist.

Hasonló elrendezés használható a gravitáció kvantumrendszerek elpusztítására való képességének tesztelésére is. Ehhez szükség lesz a függőleges és vízszintes interferométerek összehasonlítására: az elsőben a szuperpozíciónak hamarosan el kell tűnnie az idő dilatációja miatt az út különböző „magasságain”, míg a másodikban a kvantum-szuperpozíció maradhat meg.

Ne veszítsd el. Iratkozzon fel, és e-mailben megkapja a cikk linkjét.

Bizonyára többször hallotta már, hogy létezik egy olyan jelenség, mint a „Schrödinger macskája”. De ha nem vagy fizikus, akkor valószínűleg csak homályos elképzelésed van arról, hogy milyen macska ez, és miért van rá szükség.

« Shroedinger macskája„- így hívja a híres osztrák elméleti fizikus, Erwin Schrödinger híres gondolatkísérletét, aki szintén Nobel-díjas. Ezzel a fiktív kísérlettel a tudós meg akarta mutatni a kvantummechanika hiányosságát a szubatomi rendszerekről a makroszkopikus rendszerekre való átmenet során.

Ez a cikk egy kísérlet arra, hogy egyszerű szavakkal elmagyarázza Schrödinger macskáról és kvantummechanikáról szóló elméletének lényegét, hogy az elérhető legyen olyan személy számára, aki nem rendelkezik felsőfokú végzettséggel. műszaki oktatás. A cikk a kísérlet különféle értelmezéseit is bemutatja, beleértve a „The Big Bang Theory” című tévésorozatból származókat is.

A kísérlet leírása

Erwin Schrödinger eredeti cikke 1935-ben jelent meg. Ebben a kísérletet a következők használatával vagy akár megszemélyesítésével írták le:

Olyan eseteket is készíthetsz, amelyekben elég burleszk van. Zárjanak be egy macskát egy acélkamrába a következő ördögi géppel (aminek a macska beavatkozásától függetlenül kell lennie): egy Geiger-pultban van egy pici radioaktív anyag, olyan kicsi, hogy egy óra alatt csak egy atom bomlik le, de ugyanolyan valószínűséggel nem bomlik szét; ha ez megtörténik, a leolvasócső lemerül, és a relé működésbe lép, elengedve a kalapácsot, ami hidrogén-cianiddal széttöri a lombikot.

Ha egy órára magára hagyjuk ezt az egész rendszert, akkor azt mondhatjuk, hogy a macska élni fog ennyi idő után, amíg az atom nem bomlik fel. Az atom legelső szétesése megmérgezné a macskát. A rendszer egészének pszi-funkciója ezt egy élő és egy döglött macska (elnézést a kifejezésért) egyenlő arányban történő összekeverésével vagy bekenésével fejezi ki. Ilyenkor jellemző, hogy az eredetileg az atomi világra korlátozódó bizonytalanság makroszkopikus bizonytalansággá alakul át, ami közvetlen megfigyeléssel kiküszöbölhető. Ez megakadályozza, hogy naivan elfogadjuk a „homályos modellt”, mint a valóságot. Ez önmagában nem jelent semmi tisztázatlant vagy ellentmondást. Különbség van az elmosódott vagy életlen fénykép és a felhőket vagy ködöt ábrázoló fotó között.

Más szavakkal:

1. Van egy doboz és egy macska. A doboz egy radioaktív atommagot és egy mérgező gázt tartalmazó tartályt tartalmaz. A kísérleti paramétereket úgy választottuk meg, hogy az 1 óra alatti magbomlás valószínűsége 50%. Ha a mag szétesik, egy gáztartály nyílik ki, és a macska meghal. Ha a mag nem bomlik le, a macska életben marad és jól van.
2. Bezárjuk a macskát egy dobozba, várunk egy órát, és feltesszük a kérdést: él-e vagy halott a macska?
3. Úgy tűnik, hogy a kvantummechanika azt mondja nekünk, hogy az atommag (és így a macska) egyidejűleg minden lehetséges állapotban van (lásd a kvantum-szuperpozíciót). Mielőtt kinyitnánk a dobozt, a macskamag rendszer 50%-os valószínűséggel „a mag elpusztult, a macska elpusztult” állapotban van, és „a mag nem bomlott el, a macska él” állapotban van. 50%-os valószínűséggel. Kiderül, hogy a dobozban ülő macska egyszerre él és hal.
4. A modern koppenhágai értelmezés szerint a macska él/halott köztes állapotok nélkül. És az atommag bomlási állapotának kiválasztása nem a doboz kinyitásának pillanatában történik, hanem akkor is, amikor a mag belép a detektorba. Mert a „macska-detektor-mag” rendszer hullámfüggvényének redukciója nem a doboz emberi megfigyelőjéhez, hanem a mag detektor-megfigyelőjéhez kapcsolódik.

Magyarázat egyszerű szavakkal

A kvantummechanika szerint, ha egy atom magját nem figyeljük meg, akkor annak állapotát két állapot keveréke írja le - egy bomlott mag és egy el nem bomlott mag, tehát egy macska, aki egy dobozban ül és megszemélyesíti az atommagot egyszerre él és hal. Ha a dobozt kinyitják, a kísérletező csak egy meghatározott állapotot láthat: „a mag elpusztult, a macska meghalt” vagy „a mag nem bomlott, a macska él”.

A lényeg emberi nyelven: Schrödinger kísérlete kimutatta, hogy a kvantummechanika szempontjából a macska egyszerre él és hal, ami nem lehet. Ezért a kvantummechanikának jelentős hibái vannak.

A kérdés a következő: mikor szűnik meg egy rendszer két állapot keverékeként létezni, és válasszon egy konkrétat? A kísérlet célja annak bemutatása, hogy a kvantummechanika hiányos néhány olyan szabály nélkül, amelyek megmutatják, milyen körülmények között omlik össze a hullámfüggvény, és a macska vagy meghal, vagy életben marad, de megszűnik a kettő keveréke lenni. Mivel világos, hogy egy macskának vagy élõnek vagy halottnak kell lennie (nincs köztes állapot élet és halál között), ez hasonló lesz az atommag esetében is. Elpusztultnak vagy nem bomlottnak kell lennie (Wikipédia).

Videó a The Big Bang Theory-ból

Schrödinger gondolatkísérletének egy másik újabb értelmezése egy történet, amelyet a Big Bang Theory szereplője, Sheldon Cooper mesélt el kevésbé iskolázott szomszédjának, Pennynek. Sheldon történetének lényege, hogy a Schrödinger macskája fogalma az emberi kapcsolatokra is vonatkoztatható. Ahhoz, hogy megértsük, mi történik egy férfi és egy nő között, milyen kapcsolat van közöttük: jó vagy rossz, csak ki kell nyitni a dobozt. Addig a kapcsolat jó és rossz is.

Az alábbiakban egy videoklip a Sheldon és Penia közötti Big Bang Theory eszmecseréről.

Életben maradt a macska a kísérlet eredményeként?

Aki nem olvasta figyelmesen a cikket, de mégis aggódik a macska miatt, annak jó hír: adataink szerint ne aggódjanak, egy őrült osztrák fizikus gondolatkísérletének eredményeként

NEM SÉRÜLT MACCSÁNAK