Shredinger tajribasida qaysi hayvon tilga olingan? Ilm uchun azob chekkan Shredinger mushukining hikoyasi. Yoki u jarohat olmagan - fiziklar hali ham kelisha olmaydi. Kvant mexanikasi haqida bir necha so'z

fizik Ervin Shredingerning fikrlash tajribasi bo'lib, uning mohiyati qutidagi mushuk ham tirik, ham o'likdir. Shunday qilib, olim subatomik tizimlardan makroskopik tizimlarga o'tish davrida kvant mexanikasining to'liq emasligini isbotladi.

Kelib chiqishi

Avstriyalik nazariy fizik Ervin Shredinger 1935-yilda “Hozirgi vaziyat kvant mexanikasi Naturwissenschaften nashrida (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik) qutidagi mushuk bilan tajriba o‘tkazishni taklif qilgan.

Biz mushukni olib, qutiga solamiz. Qutida atom yadrosi va zaharli gazli idish bor. Yadro parchalanish ehtimoli 50% ni tashkil qiladi, agar u sodir bo'lsa, gaz idishi ochiladi va mushuk o'ladi. Agar parchalanish sodir bo'lmasa, mushuk tirik. Kvant mexanikasi asoslariga ko'ra, biz qutini ochishimizdan oldin, mushuk kvant superpozitsiyasi holatida - ya'ni bir vaqtning o'zida barcha shtatlarda.

Ma'lum bo'lishicha, "mushuk yadrosi" tizimida mushuk 50% ehtimollik bilan tirik yoki o'lik bo'lishi mumkin. Yoki u bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir.

Internetda mashhurlik

Shredingerning mushuki masalasi birinchi marta Internetda 1990 yil may oyida Usenetning sci.physics forumida muhokama qilingan. 2000 yil 9 avgustda Straight Dope Q&A forumida Shredingerning mushukiga bag'ishlangan she'r nashr etildi.

2004 yil avgust oyida ThinkGeek onlayn-do'koni "Schrodinger's Cat Died" yozuvi bilan futbolkalarni sotishni boshladi.

2006 yil 4 yanvarda Xkcd komikslar seriyasida Shredinger komiksi chiqdi.

” - Ushbu komiksning oxirgi paneli bir vaqtning o'zida kulgili va kulgili emas. Uni o‘qimaguningizcha, oxiri qanday bo‘lishini ayta olmaysiz.

- ahmoq"

2007-yil 2-iyun kuni I Can Has Cheezburger veb-saytida qutidagi mushukning surati chop etildi: “Sizning kvant qutingizda... bitta mushuk... ehtimol”.

Shredinger mushukining mashhurligining shon-sharafi unga bag'ishlangan Google Doodle bo'ldi, u 2013 yil 12 avgustda, Ervin Shredingerning 126 yilligi kuni paydo bo'ldi.

Ommaviy madaniyat manbalari

Shredinger mushukining ommabop madaniyatida mashhur bo'lishida filmlar, teleseriallar, kitoblar va kompyuter o'yinlari muhim rol o'ynadi. Keling, bir nechta misollar keltiraylik.

Futuramaning oltinchi mavsumining 16-qismida politsiya Shredinger va uning mushukini hibsga oldi.

"Rik va Morti" ning birinchi mavsumining ikkinchi epizodida bosh qahramonlar parallel haqiqatda Shredingerning mushuklari bilan uchrashadilar.

Sheldon Kuper "Katta portlash nazariyasi" asarida Shredingerning mushuk nazariyasini Penniga erkaklar va ayollar o'rtasidagi munosabatlar qanday ishlashini tushuntirish uchun ishlatgan.

Ma'nosi

Shredingerning mushuki nafaqat internet-mem, balki ommabop madaniyat qahramoni hamdir. Ham tirik, ham o'lik mushuk ma'lum bir noaniqlikni ramziy qiladi. Shredinger nimadir kulgili, ham kulgili bo'lsa yoki biror narsa taqiqlangan va ruxsat etilganda esga olinadi. Misol uchun, qizil va yashil chiroqlar bir vaqtning o'zida yonib turadigan svetofor Schrödinger svetoforidir.

Galereya

Maqolada Shredinger nazariyasi nima ekanligi tasvirlangan. Bu buyuk olimning hissasi zamonaviy fan, shuningdek, mushuk haqida ixtiro qilgan fikrlash tajribasini tasvirlaydi. Ushbu turdagi bilimlarni qo'llash doirasi qisqacha ko'rsatilgan.

Ervin Shredinger

Na tirik, na o'lik bo'lgan mashhur mushuk hozir hamma joyda qo'llaniladi. U haqida filmlar suratga olinadi, fizika va hayvonlar haqidagi jamoalar uning nomi bilan ataladi, hatto kiyim brendi ham bor. Ammo ko'pincha odamlar baxtsiz mushuk bilan paradoksni nazarda tutadilar. Ammo odamlar odatda uning yaratuvchisi Ervin Shredingerni unutishadi. U o'sha paytda Avstriya-Vengriyaning bir qismi bo'lgan Vena shahrida tug'ilgan. U juda ziyoli va badavlat oilaning farzandi edi. Uning otasi Rudolf linoleum ishlab chiqargan va boshqa narsalar qatori ilm-fanga ham pul sarflagan. Uning onasi kimyogarning qizi edi va Ervin akademiyada bobosining ma'ruzalarini tinglash uchun tez-tez borib turardi.

Olimning buvilaridan biri ingliz bo'lgani uchun u qiziqardi xorijiy tillar va ingliz tilini mukammal egallagan. Maktabda Shredinger har yili o'z sinfining eng yuqori pog'onasida bo'lgan va universitetda u qiyin savollarni bergani ajablanarli emas. Yigirmanchi asrning boshlarida ilm-fan tushunarliroq klassik fizika va mikro va nanodunyodagi zarrachalarning xatti-harakatlari o'rtasidagi nomuvofiqlikni allaqachon aniqlagan edi. Men bor kuchimni yuzaga kelgan qarama-qarshiliklarni hal qilishga sarfladim

Fanga qo'shgan hissasi

Boshlash uchun shuni aytish kerakki, bu fizik fanning ko'plab sohalarida ishtirok etgan. Biroq, biz "Shrödinger nazariyasi" deganda, biz u yaratgan rangning matematik jihatdan uyg'un tavsifini emas, balki uning kvant mexanikasiga qo'shgan hissasini nazarda tutamiz. O'sha paytlarda texnologiya, tajriba va nazariya yonma-yon yurardi. Fotosurat rivojlandi, birinchi spektrlar qayd etildi, radioaktivlik hodisasi kashf qilindi. Natijalarni qo'lga kiritgan olimlar nazariyotchilar bilan yaqin aloqada bo'lishdi: ular kelishib oldilar, bir-birini to'ldirdilar va bahslashdilar. Yangi maktablar, fan sohalari yaratildi. Dunyo butunlay boshqa ranglar bilan porlay boshladi va insoniyat yangi sirlarni oldi. Matematik apparatning murakkabligiga qaramay, Shredinger nazariyasi nima ekanligini tasvirlash uchun, oddiy tilda mumkin.

Kvant dunyosi oson!

O'rganilayotgan ob'ektlarning miqyosi natijalarga bevosita ta'sir qilishi hozir hammaga ma'lum. Ko'zga ko'rinadigan ob'ektlar klassik fizika tushunchalariga bo'ysunadi. Shredinger nazariyasi yuzdan yuz nanometrga va undan kichikroq jismlarga nisbatan qo'llaniladi. Va ko'pincha haqida gapiramiz umuman alohida atomlar va kichikroq zarralar haqida. Demak, mikrotizimlarning har bir elementi bir vaqtning o'zida ham zarracha, ham to'lqin xossalariga ega (to'lqin-zarra ikkiligi). Moddiy dunyodan elektronlar, protonlar, neytronlar va boshqalar massa va ular bilan bog'liq inertsiya, tezlik va tezlanish bilan tavsiflanadi. Nazariy to'lqindan - chastota va rezonans kabi parametrlar. Bu qanday qilib bir vaqtning o'zida mumkinligini va nima uchun ular bir-biridan ajralmas ekanligini tushunish uchun olimlar moddalarning tuzilishi haqidagi barcha tushunchalarini qayta ko'rib chiqishlari kerak edi.

Shredinger nazariyasi shuni ko'rsatadiki, matematik jihatdan bu ikki xususiyat to'lqin funktsiyasi deb ataladigan konstruktsiya orqali bog'liq. Ushbu kontseptsiyaning matematik tavsifini topish Shredingerga Nobel mukofotini keltirdi. Biroq, muallif unga bergan jismoniy ma'no Kopengagen talqiniga asos solgan Bor, Sommerfeld, Geyzenberg va Eynshteynning g'oyalari bilan mos kelmadi. Bu erda "mushuk paradoksi" paydo bo'ldi.

To'lqin funktsiyasi

Mikrokosmos haqida gap ketganda elementar zarralar, makroshkalalarga xos bo'lgan tushunchalar o'z ma'nosini yo'qotadi: massa, hajm, tezlik, o'lcham. Va titroq ehtimollar o'z-o'zidan paydo bo'ladi. Bunday o'lchamdagi ob'ektlarni odamlar qo'lga olishlari mumkin emas - odamlar uchun faqat bilvosita o'rganish usullari mavjud. Masalan, sezgir ekran yoki plyonkadagi yorug'lik chiziqlari, sekin urishlar soni, püskürtülmekte olan plyonkaning qalinligi. Qolganlarning hammasi hisob-kitoblar sohasi.

Shredinger nazariyasi bu olim tomonidan yaratilgan tenglamalarga asoslanadi. Va ularning ajralmas komponenti to'lqin funktsiyasidir. U o'rganilayotgan zarrachaning turi va kvant xususiyatlarini aniq tavsiflaydi. Bu, masalan, elektronning holatini ko'rsatadi, deb ishoniladi. Biroq, uning o'zi, muallifning g'oyalariga zid ravishda, jismoniy ma'no ega emas. Bu shunchaki qulay matematik vosita. Bizning maqolamiz Shredingerning nazariyasini bayon qilganligi sababli oddiy so'zlar bilan, deylik, to'lqin funksiyasining kvadrati tizimni oldindan belgilangan holatda topish ehtimolini tavsiflaydi.

Mushuk so'l ob'ektga misol sifatida

Kopengagen talqini deb ataladigan bu talqinga muallifning o‘zi umrining oxirigacha rozi bo‘lmagan. U ehtimollik tushunchasining noaniqligidan jirkanib ketdi va u funktsiyaning kvadratiga emas, balki uning aniqligini talab qildi.

Bunday g'oyalarning nomuvofiqligiga misol sifatida u bu holda mikrodunyo so'l ob'ektlarga ta'sir qiladi, deb ta'kidladi. Nazariya quyidagicha: agar siz tirik organizmni (masalan, mushukni) va zaharli gazli kapsulani ma'lum bir radioaktiv element parchalansa ochiladigan, agar parchalanish sodir bo'lmasa, yopiq holda qoladigan yopiq qutiga joylashtirsangiz, u holda qutini ochishdan oldin biz paradoksga ega bo'lamiz. Kvant tushunchalariga ko'ra, radioaktiv element atomi ma'lum vaqt oralig'ida ma'lum bir ehtimollik bilan parchalanadi. Shunday qilib, eksperimental aniqlashdan oldin atom ham buzilmagan, ham bo'lmagan. Va, Shredinger nazariyasida aytilganidek, bir xil foiz ehtimolligi uchun mushuk ham o'lik, ham tirik. Ko'ryapsizmi, bu bema'nilik, chunki biz qutini ochganimizda, biz hayvonning faqat bitta holatini topamiz. Va yopiq idishda, o'lik kapsulaning yonida, mushuk o'lik yoki tirik, chunki bu ko'rsatkichlar diskretdir va oraliq variantlarni nazarda tutmaydi.

Ushbu hodisa uchun o'ziga xos, ammo hali to'liq isbotlanmagan tushuntirish mavjud: gipotetik mushukning o'ziga xos holatini aniqlash uchun vaqtni cheklovchi shartlar bo'lmasa, bu tajriba shubhasiz paradoksaldir. Biroq, kvant mexanik qoidalarini makroob'ektlar uchun ishlatib bo'lmaydi. Mikrodunyo va oddiy dunyo o'rtasidagi chegarani aniq chizish hali imkoni yo'q. Biroq, mushukning o'lchamidagi hayvon, shubhasiz, makro ob'ektdir.

Kvant mexanikasini qo'llash

Har qanday, hatto nazariy hodisada bo'lgani kabi, Schrödingerning mushuki qanday foydali bo'lishi mumkinligi haqida savol tug'iladi. Masalan, Katta portlash nazariyasi ushbu fikrlash tajribasi bilan bog'liq jarayonlarga asoslanadi. O'ta yuqori tezliklar, materiyaning o'ta kichik tuzilishi va koinotni o'rganish bilan bog'liq bo'lgan barcha narsalar, jumladan, kvant mexanikasi bilan izohlanadi.

1935 yilda yangi paydo bo'lgan kvant mexanikasining ashaddiy raqibi Erik Shredinger fizika rivojlanishining yangi tarmog'ining nomuvofiqligini fosh qilish va isbotlashga qaratilgan maqolani nashr etdi.

Maqolaning mohiyati shundan iborat fikrlash tajribasini o'tkazish:

Tirik mushuk butunlay yopiq qutiga joylashtiriladi.
Mushukning yoniga bitta radioaktiv atomni o'z ichiga olgan Geiger hisoblagichi o'rnatilgan.
Kislota bilan to'ldirilgan kolba to'g'ridan-to'g'ri Geiger hisoblagichiga ulanadi.
Radioaktiv atomning mumkin bo'lgan parchalanishi Geiger hisoblagichini faollashtiradi, bu esa o'z navbatida kolbani buzadi va undan to'kilgan kislota mushukni o'ldiradi.
Mushuk shunday noqulay qo'shnilar bilan qolsa, tirik qoladimi yoki o'ladimi?
Tajriba uchun bir soat vaqt ajratiladi.

ga javob bering bu savol va nomuvofiqlikni isbotlashga chaqirildi kvant nazariyasi, bu superpozitsiyaga asoslangan: paradoks qonuni - bizning dunyomizning barcha mikrozarralari kuzatila boshlagunga qadar har doim bir vaqtning o'zida ikkita holatda bo'ladi.

Ya'ni, yopiq fazoda (kvant nazariyasi) bizning mushukimiz, uning oldindan aytib bo'lmaydigan qo'shnisi - atom kabi, bir vaqtning o'zida mavjud. ikki davlatda:

Tirik va ayni paytda o'lik mushuk.
Chirigan va ayni paytda parchalanmagan atom.

Klassik fizikaga ko'ra, bu mutlaqo bema'nilik. Bunday bir-birini istisno qiladigan narsalarning bir vaqtning o'zida mavjudligi mumkin emas.

Va bu to'g'ri, lekin faqat makrokosmos nuqtai nazaridan. Holbuki, mikrodunyoda butunlay boshqacha qonunlar amal qiladi va shuning uchun Shredinger mikrodunyodagi munosabatlarga makrodunyo qonunlarini qo'llashda xato qilgan. Mikrodunyoning davom etayotgan noaniqliklarini maqsadli kuzatish ikkinchisini yo'q qilishini tushunmaslik.

Boshqacha qilib aytganda, radioaktiv atom bilan birga mushuk joylashtirilgan yopiq tizimni ochsak, biz mavzuning mumkin bo'lgan holatlaridan faqat bittasini ko'ramiz.

Buni Arkanzas universitetining amerikalik fizigi Art Xobson isbotlagan. Uning nazariyasiga ko'ra, agar siz mikrotizimni (radioaktiv atomni) makrotizim (Geiger hisoblagichi) bilan bog'lasangiz, ikkinchisi majburiy ravishda birinchisining kvant chalkashlik holatiga singib ketadi va superpozitsiyaga o'tadi. Va biz ushbu hodisani to'g'ridan-to'g'ri kuzata olmasligimiz sababli, bu biz uchun nomaqbul bo'lib qoladi (Shredinger isbotlaganidek).

Shunday qilib, biz atom va nurlanish hisoblagichi bir xil superpozitsiyada ekanligini aniqladik. Keyin kim yoki nima, bu tizim uchun mushukni chaqira olamizmi? Agar mantiqiy fikr yuritadigan bo'lsak, mushuk, bu holda, radioaktiv yadro holatining ko'rsatkichiga aylanadi (shunchaki ko'rsatkich):

Mushuk tirik, yadro chirimagan.
Mushuk o'ldi, yadro parchalanib ketdi.

Biroq, mushuk ham bitta tizimning bir qismi ekanligini hisobga olishimiz kerak, chunki u ham qutining ichida. Shuning uchun, kvant nazariyasiga ko'ra, mushuk atom bilan mahalliy bo'lmagan deb ataladigan aloqada, ya'ni. chalkash holatda, bu mikrodunyoning superpozitsiyasida degan ma'noni anglatadi.

Bundan kelib chiqadiki, agar sistema ob'ektlaridan birida to'satdan o'zgarishlar ro'y bersa, ular bir-biridan qanchalik uzoqda bo'lmasin, boshqa ob'ektda ham xuddi shunday bo'ladi. Ikkala ob'ekt holatining bir zumda o'zgarishi biz faqat bo'shliq bilan ikki qismga bo'lingan yagona tizim bilan ishlayotganimizni isbotlaydi.

Bu shuni anglatadiki, Shredingerning mushuki bir zumda tirik, agar atom parchalanmagan bo'lsa yoki o'lik, agar atom parchalanib ketgan bo'lsa, biz ishonch bilan aytishimiz mumkin.

Va shunga qaramay, Shredingerning fikrlash tajribasi tufayli mikrodunyoning superpozitsiyalarini tasvirlaydigan matematik qurilma qurilgan. Bu bilim topildi keng qo'llanilishi kriptografiya va kompyuter texnologiyalarida.

Va nihoyat, barcha turdagi yozuvchilar va kinolarning "Shrodinger mushuki" sirli paradoksiga bo'lgan cheksiz sevgisini ta'kidlamoqchiman. Shunchaki bir necha misol:

Lukyanenkoning "So'nggi soat" romanida "Schrodinger's Cat" deb nomlangan sehrli qurilma.
Duglas Adamsning "Dirk Gentlining detektiv agentligi" detektiv romanida Shredinger mushuki muammosi qizg'in muhokama qilinadi.
R. E. Xaynlaynning "Mushuk devorlardan o'tadi" romanida, Bosh qahramon, mushuk, deyarli doimo bir vaqtning o'zida ikkita holatda bo'ladi.
Lyuis Kerrollning "Alisa mo'jizalar mamlakatida" romanidagi mashhur Cheshir mushuki bir vaqtning o'zida bir nechta joyda paydo bo'lishni yaxshi ko'radi.
“Farengeyt 451” romanida Rey Bredberi Shredinger mushuki masalasini tirik o‘lik mexanik it qiyofasida ko‘taradi.
"Shifo beruvchi sehrgar" romanida Kristofer Stasheff Shredingerning mushuki haqidagi tasavvurini juda o'ziga xos tarzda tasvirlaydi.

Va bunday sirli fikrlash tajribasi haqida boshqa ko'plab sehrli, mutlaqo imkonsiz g'oyalar.

Sharmandalik uchun, men bu iborani eshitganimni tan olmoqchiman, lekin u nimani anglatishini va hatto qaysi mavzuda ishlatilganligini bilmasdim. Bu mushuk haqida internetda o‘qiganlarimni aytib beraman...

« Shroedinger mushuki" - bu mashhur avstriyalik nazariy fizik Ervin Shredingerning mashhur fikrlash tajribasining nomi, u ham laureatdir. Nobel mukofoti. Olim ushbu uydirma tajriba yordamida subatomik tizimlardan makroskopik tizimlarga o‘tishda kvant mexanikasining to‘liq emasligini ko‘rsatmoqchi bo‘ldi.

Ervin Shredingerning asl maqolasi 1935 yilda nashr etilgan. Bu iqtibos:

Bundan tashqari, siz juda burlesk bo'lgan holatlarni qurishingiz mumkin. Ba'zi mushukni po'lat kameraga qamab qo'ying va quyidagi shaytoniy mashina (mushukning aralashuvidan qat'iy nazar mavjud bo'lishi kerak): Geiger hisoblagichi ichida ozgina miqdor bor. radioaktiv modda, shunchalik kichikki, bir soat ichida faqat bitta atom parchalanishi mumkin, lekin bir xil ehtimollik bilan u parchalanmasligi mumkin; agar bu sodir bo'lsa, o'qish trubkasi zaryadsizlanadi va o'rni faollashadi, bolg'ani bo'shatadi, bu kolbani gidrosiyan kislotasi bilan buzadi.

Agar biz bu butun tizimni bir soatga o'z holiga qo'ysak, atom parchalanmas ekan, bu vaqtdan keyin mushuk tirik bo'ladi, deb aytishimiz mumkin. Atomning birinchi parchalanishi mushukni zaharlaydi. Butun tizimning psi-funktsiyasi buni tirik va o'lik mushukni (ifodani kechiring) teng qismlarga aralashtirish yoki surtish orqali ifodalaydi. Bunday hollarda noaniqlik dastlab cheklanganligi odatiy holdir atom dunyosi, makroskopik noaniqlikka aylantiriladi, uni bevosita kuzatish orqali bartaraf etish mumkin. Bu bizga "loyqa model" ni haqiqatni aks ettiruvchi sifatida soddalik bilan qabul qilishimizga to'sqinlik qiladi. Bu o'z-o'zidan tushunarsiz yoki ziddiyatli narsani anglatmaydi. Loyqa yoki fokussiz surat bilan bulut yoki tuman surati oʻrtasida farq bor.

Boshqa so'z bilan:

Bir quti va mushuk bor. Qutida radioaktiv atom yadrosi va zaharli gaz idishi bo'lgan mexanizm mavjud. Eksperimental parametrlar shunday tanlanganki, yadroning 1 soat ichida parchalanish ehtimoli 50% ni tashkil qiladi. Agar yadro parchalansa, gazli idish ochiladi va mushuk o'ladi. Agar yadro parchalanmasa, mushuk tirik va yaxshi qoladi.
Biz mushukni qutiga yopamiz, bir soat kutamiz va savol beramiz: mushuk tirikmi yoki o'likmi?
Kvant mexanikasi bizga atom yadrosi (va shuning uchun mushuk) bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda ekanligini aytadi (qarang: kvant superpozitsiyasi). Qutini ochishdan oldin, mushuk yadrosi tizimi 50% ehtimollik bilan "yadro parchalanib ketgan, mushuk o'lgan" holatida va "yadro parchalanmagan, mushuk tirik" holatidadir. ehtimoli 50%. Ma’lum bo‘lishicha, qutida o‘tirgan mushuk bir vaqtning o‘zida ham tirik, ham o‘likdir.
Zamonaviy Kopengagen talqiniga ko'ra, mushuk hech qanday oraliq holatlarsiz tirik / o'likdir. Va yadroning parchalanish holatini tanlash qutini ochish paytida emas, balki yadro detektorga kirganda ham sodir bo'ladi. Chunki "mushuk-detektor-yadro" tizimining to'lqin funktsiyasining kamayishi qutining inson kuzatuvchisi bilan bog'liq emas, balki yadroning detektor-kuzatuvchisi bilan bog'liq.

Kvant mexanikasiga ko'ra, agar atomning yadrosi kuzatilmasa, uning holati ikki holatning aralashmasi bilan tavsiflanadi - chirigan yadro va parchalanmagan yadro, shuning uchun qutida o'tirgan va atom yadrosini aks ettiruvchi mushuk. bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik. Agar quti ochilsa, eksperimentator faqat bitta aniq holatni ko'rishi mumkin - "yadro chirigan, mushuk o'lgan" yoki "yadro parchalanmagan, mushuk tirik".

Inson tilining mohiyati: Shredinger tajribasi shuni ko'rsatdiki, kvant mexanikasi nuqtai nazaridan mushuk ham tirik, ham o'likdir, bu bo'lishi mumkin emas. Shuning uchun kvant mexanikasida sezilarli kamchiliklar mavjud.

Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi? Tajribaning maqsadi kvant mexanikasining to'liq emasligini ko'rsatishdan iborat bo'lib, to'lqin funksiyasi qanday sharoitda qulashi va mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi. Mushuk tirik yoki o'lik bo'lishi kerakligi aniq bo'lganligi sababli (hayot va o'lim o'rtasida oraliq holat yo'q), u holda bu xuddi shunday bo'ladi. atom yadrosi. U chirigan yoki chirilmagan bo'lishi kerak (Vikipediya).

Shredingerning fikrlash tajribasining yana bir so'nggi talqini - Katta portlash nazariyasi qahramoni Sheldon Kuper o'zining kam ma'lumotli qo'shnisi Penniga aytgan hikoya. Sheldon hikoyasining mohiyati shundaki, Shredingerning mushuki tushunchasini insoniy munosabatlarga qo'llash mumkin. Erkak va ayol o'rtasida nima sodir bo'layotganini, ular o'rtasida qanday munosabat borligini tushunish uchun: yaxshi yoki yomon, faqat qutini ochishingiz kerak. Ungacha munosabatlar ham yaxshi, ham yomon.

Quyida Sheldon va Penia o'rtasidagi Katta portlash nazariyasi almashinuvining videoklipi keltirilgan.

Shredingerning illyustratsiyasi kvant fizikasining asosiy paradoksini tasvirlashning eng yaxshi namunasidir: uning qonunlariga ko'ra, elektronlar, fotonlar va hatto atomlar kabi zarralar bir vaqtning o'zida ikkita holatda ("tirik" va "o'lik"), agar esda tutsangiz. sabrli mushuk). Bu holatlar superpozitsiya deb ataladi.

Arkanzas universitetidan (Arkanzas shtat universiteti) amerikalik fizik Art Xobson ushbu paradoksga o'z yechimini taklif qildi.

"O'lchovlar kvant fizikasi Geiger hisoblagichi kabi ma'lum makroskopik qurilmalarning ishlashiga asoslanadi, ular yordamida mikroskopik tizimlarning kvant holati - atomlar, fotonlar va elektronlar aniqlanadi. Kvant nazariyasi shuni anglatadiki, agar siz mikroskopik tizimni (zarrachani) ikkalasini ajratib turadigan ba'zi bir makroskopik qurilmaga ulasangiz. turli davlatlar tizimda, keyin qurilma (masalan, Geiger hisoblagichi) kvant chalkashlik holatiga o'tadi va bir vaqtning o'zida ikkita superpozitsiyada bo'ladi. Biroq, bu hodisani bevosita kuzatish mumkin emas, bu esa uni qabul qilib bo'lmas holga keltiradi”, - deydi fizik olim.

Xobsonning aytishicha, Shredinger paradoksida mushuk radioaktiv yadroga ulangan makroskopik qurilma, Geyger hisoblagichi rolini o‘ynaydi, bu yadroning parchalanish holatini yoki “emirmasligi”ni aniqlaydi. Bunday holda, tirik mushuk "chirimaslik" ko'rsatkichi bo'ladi, o'lik mushuk esa parchalanish ko'rsatkichi bo'ladi. Ammo kvant nazariyasiga ko'ra, mushuk, xuddi yadro kabi, hayot va o'limning ikkita superpozitsiyasida mavjud bo'lishi kerak.

Buning o'rniga, deydi fizik, mushukning kvant holati atom holati bilan o'ralgan bo'lishi kerak, ya'ni ular bir-biri bilan "nolokal aloqada". Ya'ni, chigallashgan jismlardan birining holati birdaniga teskari tomonga o'zgarsa, u holda ular bir-biridan qanchalik uzoqda bo'lishidan qat'i nazar, uning juftining holati ham o'zgaradi. Shu bilan birga, Xobson bu kvant nazariyasini eksperimental tasdiqlashga ishora qiladi.

“Kvant chalkashlik nazariyasining eng qiziq tomoni shundaki, har ikkala zarracha holatining o'zgarishi bir zumda sodir bo'ladi: hech qanday yorug'lik yoki elektromagnit signal bir tizimdan ikkinchisiga ma'lumot uzatishga ulgurmaydi. Demak, ular orasidagi masofa qanchalik katta bo‘lishidan qat’i nazar, bu fazo bo‘yicha ikki qismga bo‘lingan bitta ob’ekt, deyishingiz mumkin”, — deb tushuntiradi Xobson.

Shredingerning mushuki endi tirik va bir vaqtning o'zida o'lik emas. Agar parchalanish sodir bo'lsa, u o'lik va parchalanish hech qachon sodir bo'lmasa, tirikdir.

Shuni qo'shimcha qilish kerakki, ushbu paradoksga o'xshash echimlar so'nggi o'ttiz yil ichida yana uchta olimlar guruhi tomonidan taklif qilingan, ammo ular jiddiy qabul qilinmagan va keng ilmiy doiralarda e'tibordan chetda qolgan. Xobsonning ta'kidlashicha, kvant mexanikasining paradokslarini hech bo'lmaganda nazariy jihatdan yechish uni chuqur tushunish uchun mutlaqo zarurdir.

Shredinger

Ammo yaqinda TEORISTLAR SCHRODINGER MUSHUGINI gravitatsiya qanday qilib o'ldirishini tushuntirdilar, ammo bu yanada murakkabroq ...

Qoidaga ko'ra, fiziklar zarralar dunyosida superpozitsiya mumkin, ammo mushuklar yoki boshqa so'l ob'ektlar bilan mumkin emas, degan hodisani tushuntiradilar. muhit. Kvant ob'ekti maydondan o'tganda yoki tasodifiy zarralar bilan o'zaro ta'sirlashganda, u darhol faqat bitta holatni oladi - go'yo u o'lchangandek. Olimlarning fikriga ko'ra, superpozitsiya aynan shunday yo'q qilinadi.

Ammo, agar qandaydir tarzda superpozitsiya holatidagi makroob'ektni boshqa zarralar va maydonlar bilan o'zaro ta'sirlardan ajratib olish mumkin bo'lsa ham, u ertami-kechmi bitta holatni oladi. Hech bo'lmaganda bu Yer yuzasida sodir bo'ladigan jarayonlar uchun to'g'ri keladi.

“Yulduzlararo fazoning biron bir joyida mushukda kvant uyg'unligini saqlab qolish imkoniyati bo'lishi mumkin, ammo Yerda yoki biron bir sayyora yaqinida bu juda dargumon. Buning sababi esa tortishishdir”, deb tushuntiradi yangi tadqiqotning yetakchi muallifi, Garvard-Smitson astrofizika markazi xodimi Igor Pikovski.

Pikovskiy va uning Vena universitetidagi hamkasblari tortishish kuchi makroob'ektlarning kvant superpozitsiyasiga halokatli ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun biz makrokosmosda shunga o'xshash hodisalarni kuzatmaymiz. Aytgancha, yangi gipotezaning asosiy tushunchasi "Yulduzlararo" badiiy filmida qisqacha bayon etilgan.

Eynshteynniki umumiy nazariya nisbiylik bu nihoyatda ekanligini aytadi massiv ob'ekt fazo-vaqtni o'ziga yaqinlashtiradi. Vaziyatni kichikroq darajada hisobga olsak, Yer yuzasiga yaqin joylashgan molekula uchun vaqt sayyoramiz orbitasida joylashgan molekulaga qaraganda bir oz sekinroq o'tadi, deb aytishimiz mumkin.

Gravitatsiyaning fazo-vaqtga ta'siri tufayli bu ta'sirga uchragan molekula o'z pozitsiyasida og'ishni boshdan kechiradi. Va bu, o'z navbatida, uning ichki energiyasiga - vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan molekuladagi zarrachalarning tebranishiga ta'sir qilishi kerak. Agar molekula ikkita joylashuvning kvant superpozitsiyasi holatiga kiritilgan bo'lsa, u holda pozitsiya va ichki energiya o'rtasidagi munosabatlar tez orada molekulani kosmosdagi ikkita pozitsiyadan faqat bittasini "tanlashga" majbur qiladi.

"Ko'p hollarda dekogerentlik hodisasi tashqi ta'sirlar bilan bog'liq, ammo bu holda zarrachalarning ichki tebranishi molekulaning o'zi harakati bilan o'zaro ta'sir qiladi", deb tushuntiradi Pikovskiy.

Bu ta'sir hali kuzatilmagan, chunki dekoherentlikning boshqa manbalari, masalan magnit maydonlar, termal nurlanish va tebranishlar odatda ancha kuchliroq bo'lib, tortishish kuchidan ancha oldin kvant tizimlarining yo'q qilinishiga olib keladi. Ammo eksperimentchilar gipotezani sinab ko'rishga intilishadi.

Xuddi shunday o'rnatish ham tortishish kuchining kvant tizimlarini yo'q qilish qobiliyatini sinab ko'rish uchun ishlatilishi mumkin. Buning uchun vertikal va gorizontal interferometrlarni solishtirish kerak bo'ladi: birinchisida, yo'lning turli "balandliklarida" vaqtning kengayishi tufayli superpozitsiya tez orada yo'qolishi kerak, ikkinchisida esa kvant superpozitsiyasi qolishi mumkin.

Uni yo'qotmang. Obuna bo'ling va elektron pochtangizdagi maqolaga havolani oling.

Albatta, siz "Shredingerning mushuki" kabi hodisa mavjudligini bir necha bor eshitgansiz. Ammo agar siz fizik bo'lmasangiz, unda bu qanday mushuk ekanligi va u nima uchun kerakligi haqida noaniq tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin.

« Shroedinger mushuki“- bu mashhur avstriyalik nazariy fizik Ervin Shredingerning mashhur fikrlash tajribasining nomi, u ham Nobel mukofoti laureati. Olim ushbu uydirma tajriba yordamida subatomik tizimlardan makroskopik tizimlarga o‘tishda kvant mexanikasining to‘liq emasligini ko‘rsatmoqchi bo‘ldi.

Ushbu maqola Shredingerning mushuk va kvant mexanikasi haqidagi nazariyasining mohiyatini oddiy so'zlar bilan tushuntirishga urinish bo'lib, u oliy ma'lumotga ega bo'lmagan odam uchun ochiq bo'lishi mumkin. texnik ta'lim. Maqolada tajribaning turli talqinlari, shu jumladan “Katta portlash nazariyasi” teleserialidagi sharhlar ham taqdim etiladi.

Tajribaning tavsifi

Ervin Shredingerning asl maqolasi 1935 yilda nashr etilgan. Unda eksperiment quyidagi vositalar yordamida yoki hatto tasvirlangan:

Bundan tashqari, siz juda burlesk bo'lgan holatlarni qurishingiz mumkin. Mushukni po'lat kameraga quyidagi shaytoniy mashina bilan qamab qo'ying (bu mushukning aralashuvidan qat'iy nazar): Geiger hisoblagichi ichida juda oz miqdordagi radioaktiv modda bor, shuning uchun bir soat ichida faqat bitta atom parchalanishi mumkin, lekin bir xil ehtimollik bilan parchalanib ketmasligi mumkin; agar bu sodir bo'lsa, o'qish trubkasi zaryadsizlanadi va o'rni faollashadi, bolg'ani bo'shatadi, bu kolbani gidrosiyan kislotasi bilan buzadi.

Agar biz bu butun tizimni bir soatga o'z holiga qo'ysak, atom parchalanmas ekan, bu vaqtdan keyin mushuk tirik bo'ladi, deb aytishimiz mumkin. Atomning birinchi parchalanishi mushukni zaharlaydi. Butun tizimning psi-funktsiyasi buni tirik va o'lik mushukni (ifodani kechiring) teng qismlarga aralashtirish yoki surtish orqali ifodalaydi. Bunday holatlarga xos narsa shundaki, dastlab atom dunyosi bilan chegaralangan noaniqlik makroskopik noaniqlikka aylanadi, uni bevosita kuzatish orqali bartaraf etish mumkin. Bu bizga "loyqa model" ni haqiqatni aks ettiruvchi sifatida soddalik bilan qabul qilishimizga to'sqinlik qiladi. Bu o'z-o'zidan tushunarsiz yoki ziddiyatli narsani anglatmaydi. Loyqa yoki fokussiz surat bilan bulut yoki tuman surati oʻrtasida farq bor.

Boshqa so'z bilan:

Bir quti va mushuk bor. Qutida radioaktiv atom yadrosi va zaharli gaz idishi bo'lgan mexanizm mavjud. Eksperimental parametrlar shunday tanlanganki, yadroning 1 soat ichida parchalanish ehtimoli 50% ni tashkil qiladi. Agar yadro parchalansa, gazli idish ochiladi va mushuk o'ladi. Agar yadro parchalanmasa, mushuk tirik va yaxshi qoladi.
Biz mushukni qutiga yopamiz, bir soat kutamiz va savol beramiz: mushuk tirikmi yoki o'likmi?
Kvant mexanikasi bizga atom yadrosi (va shuning uchun mushuk) bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda ekanligini aytadi (qarang: kvant superpozitsiyasi). Qutini ochishdan oldin, mushuk yadrosi tizimi 50% ehtimollik bilan "yadro parchalanib ketgan, mushuk o'lgan" holatida va "yadro parchalanmagan, mushuk tirik" holatidadir. ehtimoli 50%. Ma’lum bo‘lishicha, qutida o‘tirgan mushuk bir vaqtning o‘zida ham tirik, ham o‘likdir.
Zamonaviy Kopengagen talqiniga ko'ra, mushuk hech qanday oraliq holatlarsiz tirik / o'likdir. Va yadroning parchalanish holatini tanlash qutini ochish paytida emas, balki yadro detektorga kirganda ham sodir bo'ladi. Chunki "mushuk-detektor-yadro" tizimining to'lqin funktsiyasining kamayishi qutining inson kuzatuvchisi bilan bog'liq emas, balki yadroning detektor-kuzatuvchisi bilan bog'liq.

Oddiy so'zlar bilan tushuntirish

Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi? Tajribaning maqsadi kvant mexanikasining to'liq emasligini ko'rsatishdan iborat bo'lib, to'lqin funksiyasi qanday sharoitda qulashi va mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi. Mushuk tirik yoki o'lik bo'lishi kerakligi aniq bo'lgani uchun (hayot va o'lim o'rtasida oraliq holat yo'q), bu atom yadrosi uchun xuddi shunday bo'ladi. U chirigan yoki chirilmagan bo'lishi kerak (Vikipediya).

Katta portlash nazariyasidan video

Quyida Sheldon va Penia o'rtasidagi Katta portlash nazariyasi almashinuvining videoklipi keltirilgan.

Tajriba natijasida mushuk tirik qoldimi?

Maqolani diqqat bilan o'qimagan, lekin hali ham mushuk haqida qayg'urayotganlar uchun yaxshi yangilik: bizning ma'lumotlarimizga ko'ra, avstriyalik aqldan ozgan fizikning fikrlash tajribasi natijasida tashvishlanmang.

HECH QANDAY MUSHUK JAROR ETMADI