Encanamento
O gato de Schrödinger em palavras simples. O famoso enigma do "Gato de Schrödinger" em palavras simples

O gato de Schrödinger em palavras simples. O famoso enigma do "Gato de Schrödinger" em palavras simples

"Qualquer pessoa que não fique chocada com a teoria quântica, não entende isso”, disse Niels Bohr, o fundador da teoria quântica.
A base da física clássica é a programação inequívoca do mundo, caso contrário, o determinismo de Laplace, com o advento mecânica quântica foi substituído pela invasão de um mundo de incertezas e eventos probabilísticos. E aqui os experimentos mentais foram úteis para os físicos teóricos. Estas foram as pedras de toque nas quais as ideias mais recentes foram testadas.

"O Gato de Schrodinger" é um experimento mental, proposto por Erwin Schrödinger, com quem quis mostrar a incompletude da mecânica quântica na transição dos sistemas subatômicos para os sistemas macroscópicos.

Um gato é colocado em uma caixa fechada. A caixa contém um mecanismo contendo um núcleo radioativo e um recipiente com gás venenoso. A probabilidade de o núcleo decair em 1 hora é 1/2. Se o núcleo se desintegra, ele ativa o mecanismo, abre um recipiente com gás e o gato morre. De acordo com a mecânica quântica, se nenhuma observação for feita do núcleo, então seu estado é descrito por uma superposição (mistura) de dois estados - um núcleo decaído e um núcleo não decomposto, portanto, um gato sentado em uma caixa está vivo e morto ao mesmo tempo. Se a caixa for aberta, o experimentador poderá ver apenas um estado específico - “o núcleo decaiu, o gato está morto” ou “o núcleo não decaiu, o gato está vivo”.

Quando o sistema deixa de existir? Como misturar dois estados e escolher um específico?

Objetivo do experimento- mostrar que a mecânica quântica está incompleta sem algumas regras que indiquem em que condições a função de onda entra em colapso (uma mudança instantânea no estado quântico de um objeto que ocorre quando medido), e o gato morre ou permanece vivo, mas deixa de ser um mistura de ambos.

Como é claro que um gato deve estar vivo ou morto (não existe um estado intermediário entre a vida e a morte), isso significa que o mesmo se aplica ao núcleo atômico. Será necessariamente deteriorado ou não deteriorado.

O artigo de Schrödinger "A Situação Atual na Mecânica Quântica" apresentando um experimento mental com um gato foi publicado na revista alemã " Ciências naturais”Em 1935 para discutir o paradoxo EPR.

Os artigos de Einstein-Podolsky-Rosen e Schrödinger delinearam a estranha natureza do “emaranhamento quântico” (um termo cunhado por Schrödinger), característico dos estados quânticos que são uma superposição dos estados de dois sistemas (por exemplo, duas partículas subatômicas).

Interpretações da mecânica quântica

Durante a existência da mecânica quântica, os cientistas apresentaram diferentes interpretações dela, mas as mais apoiadas de todas hoje são as de “Copenhague” e de “muitos mundos”.

"Interpretação de Copenhague"- esta interpretação da mecânica quântica foi formulada por Niels Bohr e Werner Heisenberg durante seu trabalho conjunto em Copenhague (1927). Os cientistas tentaram responder a questões decorrentes da dualidade onda-partícula inerente à mecânica quântica, em particular a questão da medição.

Na interpretação de Copenhague, o sistema deixa de ser uma mistura de estados e escolhe um deles no momento em que ocorre a observação. A experiência com o gato mostra que nesta interpretação a natureza desta mesma observação - medição - não está suficientemente definida. Alguns acreditam que a experiência sugere que enquanto a caixa estiver fechada, o sistema estará em ambos os estados simultaneamente, numa superposição dos estados “núcleo deteriorado, gato morto” e “núcleo não deteriorado, gato vivo”, e quando a caixa for aberta , só então a função de onda colapsa para uma das opções. Outros acham que a “observação” ocorre quando uma partícula do núcleo atinge o detector; no entanto (e isso ponto chave experimento mental) na interpretação de Copenhague não existe uma regra clara que diga quando isso acontece e, portanto, esta interpretação está incompleta até que tal regra seja introduzida nela, ou seja dito como ela pode ser introduzida. A regra exata é que a aleatoriedade aparece no ponto onde a aproximação clássica é usada pela primeira vez.

Assim, podemos contar com a seguinte abordagem: em sistemas macroscópicos não observamos fenômenos quânticos (exceto o fenômeno da superfluidez e da supercondutividade); portanto, se impormos uma função de onda macroscópica a um estado quântico, devemos concluir pela experiência que a superposição se desfaz. E embora não esteja totalmente claro o que significa algo ser “macroscópico” em geral, o que é certo sobre um gato é que ele é um objeto macroscópico. Assim, a interpretação de Copenhaga não considera que o gato esteja num estado de confusão entre vivo e morto antes de a caixa ser aberta.

Na "interpretação de muitos mundos" na mecânica quântica, que não considera o processo de medição algo especial, ambos os estados do gato existem, mas decoerem, ou seja, ocorre um processo no qual um sistema mecânico quântico interage com seu ambiente e adquire informações disponíveis no ambiente, ou de outra forma fica “emaranhado” com o ambiente. E quando o observador abre a caixa, ele se enreda com o gato e a partir disso se formam dois estados do observador, correspondendo a um gato vivo e um gato morto, e esses estados não interagem entre si. O mesmo mecanismo de decoerência quântica é importante para histórias “conjuntas”. Nesta interpretação, apenas um “gato morto” ou um “gato vivo” pode estar numa “história partilhada”.

Ou seja, quando a caixa é aberta, o universo se divide em dois universos diferentes, um em que o observador olha para uma caixa com um gato morto e, no outro, o observador olha para um gato vivo.

O paradoxo do "amigo de Wigner"

O Paradoxo do Amigo de Wigner é um experimento complicado do paradoxo do gato de Schrödinger. Laureado Prêmio Nobel, o físico americano Eugene Wigner introduziu a categoria de “amigos”. Após completar o experimento, o experimentador abre a caixa e vê um gato vivo. O estado do gato no momento da abertura da caixa passa para o estado “o núcleo não se deteriorou, o gato está vivo”. Assim, no laboratório o gato foi reconhecido como vivo. Existe um “amigo” fora do laboratório. O amigo ainda não sabe se o gato está vivo ou morto. O amigo só reconhece o gato como vivo quando o experimentador lhe conta o resultado do experimento. Mas todos os outros “amigos” ainda não reconheceram o gato como vivo e só o reconhecerão quando souberem do resultado da experiência. Assim, o gato só poderá ser reconhecido como totalmente vivo quando todas as pessoas no Universo souberem o resultado do experimento. Até este momento, na escala do Grande Universo, o gato permanece meio vivo e meio morto ao mesmo tempo.

O acima é usado na prática: em computação quântica e criptografia quântica. Um sinal luminoso numa superposição de dois estados é enviado através de um cabo de fibra óptica. Se os invasores se conectarem ao cabo em algum lugar no meio e fizerem um sinal para escutar as informações transmitidas, isso colapsará a função de onda (do ponto de vista da interpretação de Copenhague, uma observação será feita) e a luz irá para um dos estados. Ao realizar testes estatísticos de luz na extremidade receptora do cabo, será possível detectar se a luz está em superposição de estados ou já foi observada e transmitida para outro ponto. Isso torna possível criar meios de comunicação que excluem a interceptação e escuta indetectável de sinais.

A experiência (que pode, em princípio, ser realizada, embora ainda não tenham sido criados sistemas de criptografia quântica funcionais capazes de transmitir grandes quantidades de informação) também mostra que a “observação” na interpretação de Copenhaga nada tem a ver com a consciência do observador. , pois neste caso a mudança nas estatísticas na extremidade do cabo leva a um ramo completamente inanimado do fio.

E na computação quântica, o estado do gato de Schrödinger é um estado emaranhado especial de qubits no qual eles estão todos na mesma superposição de todos os zeros ou uns.

("Qubit"é o menor elemento para armazenar informações em um computador quântico. Admite dois autoestados, mas também pode estar em sua superposição. Sempre que o estado de um qubit é medido, ele transita aleatoriamente para um de seus próprios estados.)

Na realidade! Irmão mais novo do "gato de Schrodinger"

75 anos se passaram desde que o gato de Schrödinger apareceu, mas algumas das consequências ainda são física quântica parecem divergir das nossas ideias cotidianas sobre a matéria e suas propriedades. De acordo com as leis da mecânica quântica, deveria ser possível criar um estado de “gato” no qual ele está vivo e morto, ou seja, estará em um estado de superposição quântica de dois estados. Porém, na prática, a criação de uma superposição quântica de um número tão grande de átomos ainda não foi possível. A dificuldade é que quanto mais átomos houver em uma superposição, menos estável será esse estado, uma vez que influências externas estão tentando destruí-lo.

Aos físicos da Universidade de Viena (publicação na revista Comunicações da Natureza", 2011) pela primeira vez no mundo, foi possível demonstrar o comportamento quântico de uma molécula orgânica composta por 430 átomos e em estado de superposição quântica. A molécula obtida pelos experimentadores parece mais um polvo. O tamanho das moléculas é de cerca de 60 angstroms, e o comprimento de onda de De Broglie para a molécula era de apenas 1 picômetro. Este “polvo molecular” conseguiu demonstrar as propriedades inerentes ao gato de Schrödinger.

Suicídio quântico

O suicídio quântico é um experimento mental em mecânica quântica que foi proposto independentemente por G. Moravec e B. Marshall, e foi ampliado em 1998 pelo cosmólogo Max Tegmark. Este experimento mental, uma modificação do experimento mental do gato de Schrödinger, mostra claramente a diferença entre duas interpretações da mecânica quântica: a interpretação de Copenhague e a interpretação de muitos mundos de Everett.

A experiência é na verdade uma experiência com o gato de Schrödinger do ponto de vista do gato.

No experimento proposto, uma arma é apontada para o participante, que dispara ou não dispara dependendo do decaimento de algum átomo radioativo. Há 50% de chance de a arma disparar e o participante morrer. Se a interpretação de Copenhaga estiver correta, a arma acabará por disparar e o participante morrerá.
Se a interpretação de muitos mundos de Everett estiver correta, então, como resultado de cada experimento realizado, o universo se divide em dois universos, em um dos quais o participante permanece vivo e no outro morre. Nos mundos onde um participante morre, ele deixa de existir. Em contraste, da perspectiva do participante não morto, o experimento continuará sem causar o desaparecimento do participante. Isso acontece porque em qualquer ramo o participante consegue observar o resultado do experimento apenas no mundo em que sobrevive. E se a interpretação de muitos mundos estiver correta, então o participante poderá perceber que nunca morrerá durante o experimento.

O participante nunca poderá falar sobre esses resultados, pois do ponto de vista de um observador externo, a probabilidade do resultado do experimento será a mesma tanto na interpretação de muitos mundos quanto na de Copenhague.

Imortalidade quântica

A imortalidade quântica é um experimento mental que decorre do experimento mental do suicídio quântico e afirma que, de acordo com a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica, os seres que têm a capacidade de autoconsciência são imortais.

Vamos imaginar que um participante de um experimento detona uma bomba nuclear perto dele. Em quase todos os Universos paralelos, uma explosão nuclear destruirá o participante. Mas, apesar disso, deve haver um pequeno número de Universos alternativos nos quais o participante sobrevive de alguma forma (ou seja, Universos nos quais um cenário potencial de resgate é possível). A ideia da imortalidade quântica é que o participante permaneça vivo, e assim seja capaz de perceber a realidade circundante, em pelo menos um dos Universos do conjunto, mesmo que o número de tais universos seja extremamente pequeno comparado ao número de todos os universos possíveis. Assim, com o tempo, o participante descobrirá que pode viver para sempre. Alguns paralelos com esta conclusão podem ser encontrados no conceito de princípio antrópico.

Outro exemplo decorre da ideia de suicídio quântico. Neste experimento mental, o participante aponta uma arma para si mesmo, que pode ou não disparar dependendo do resultado do decaimento de algum átomo radioativo. Há 50% de chance de a arma disparar e o participante morrer. Se a interpretação de Copenhaga estiver correta, a arma acabará por disparar e o participante morrerá.

Se a interpretação de muitos mundos de Everett estiver correta, então, como resultado de cada experimento realizado, o universo se divide em dois universos, em um dos quais o participante permanece vivo e no outro morre. Nos mundos onde um participante morre, ele deixa de existir. Pelo contrário, do ponto de vista do participante não morto, o experimento continuará sem causar o desaparecimento do participante, pois após cada divisão de universos ele poderá se reconhecer apenas nos universos onde sobreviveu. Assim, se a interpretação de muitos mundos de Everett estiver correta, então o participante poderá perceber que nunca morrerá no experimento, “provando” assim sua imortalidade, pelo menos do seu ponto de vista.

Os defensores da imortalidade quântica apontam que esta teoria não contradiz nenhuma lei conhecida da física (esta posição está longe de ser aceita por unanimidade em mundo científico). Em seu raciocínio, eles se baseiam nas seguintes duas suposições controversas:
- A interpretação de muitos mundos de Everett está correta, não a interpretação de Copenhague, uma vez que esta última nega a existência universos paralelos;
- todos os cenários possíveis em que um participante pode morrer durante a experiência contêm pelo menos um pequeno subconjunto de cenários em que o participante permanece vivo.

Um possível argumento contra a teoria da imortalidade quântica é que a segunda suposição não decorre necessariamente da interpretação de muitos mundos de Everett e pode entrar em conflito com as leis da física, que se acredita serem aplicáveis a todas as realidades possíveis. A interpretação de muitos mundos da física quântica não implica necessariamente que “tudo seja possível”. Indica apenas que, num determinado momento, o universo pode ser dividido em vários outros, cada um dos quais corresponderá a um dos muitos resultados possíveis. Por exemplo, acredita-se que a segunda lei da termodinâmica se aplica a todos os universos prováveis. Isto significa que, teoricamente, a existência desta lei impede a formação de universos paralelos onde ela seria violada. A consequência disso pode ser a conquista, do ponto de vista do experimentador, de um estado de realidade onde sua sobrevivência posterior se torna impossível, pois isso exigiria uma violação da lei da física, que, de acordo com o pressuposto anteriormente declarado , é válido para todas as realidades possíveis.

Por exemplo, numa explosão bomba nuclear descrito acima, é bastante difícil descrever um cenário plausível que não viole os princípios biológicos básicos nos quais o participante sobreviverá. As células vivas simplesmente não podem existir às temperaturas atingidas no centro de uma explosão nuclear. Para que a teoria da imortalidade quântica permaneça válida, é necessário que ocorra uma falha de ignição (e assim evitar uma explosão nuclear) ou que ocorra algum evento baseado em leis da física ainda não descobertas ou não comprovadas. Outro argumento contra a teoria em discussão pode ser a presença de morte biológica natural em todas as criaturas, que não pode ser evitada em nenhum dos Universos paralelos (pelo menos nesta fase do desenvolvimento da ciência)

Por outro lado, a segunda lei da termodinâmica é uma lei estatística, e nada é contrariado pela ocorrência de flutuações (por exemplo, o aparecimento de uma região com condições adequadas para a vida de um observador num universo que geralmente atingiu um estado de morte térmica ou, em princípio, o possível movimento de todas as partículas resultantes de uma explosão nuclear, de tal forma que cada uma delas passe voando pelo observador), embora tal flutuação ocorra apenas em uma parte extremamente pequena de todas resultados possíveis. O argumento relativo à inevitabilidade da morte biológica também pode ser refutado com base em considerações probabilísticas. Para cada organismo vivo em no momento vez, há uma probabilidade diferente de zero de que ele permaneça vivo durante o próximo segundo. Assim, a probabilidade de ele permanecer vivo pelos próximos bilhões de anos também é diferente de zero (já que é o produto de um grande número de fatores diferentes de zero), embora muito pequena.

O que há de problemático na ideia de imortalidade quântica é que, segundo ela, um ser autoconsciente será “forçado” a vivenciar eventos extremamente improváveis que surgirão em situações em que o participante pareceria morrer. Mesmo que em muitos universos paralelos o participante morra, os poucos universos que o participante é capaz de perceber subjetivamente se desenvolverão em um cenário extremamente improvável. Isto, por sua vez, pode de alguma forma causar uma violação do princípio da causalidade, cuja natureza na física quântica ainda não é suficientemente clara.

Embora a ideia da imortalidade quântica decorra em grande parte do experimento do “suicídio quântico”, Tegmark argumenta que, sob quaisquer condições normais, todo ser pensante antes da morte passa por um estágio (de alguns segundos a vários anos) de nível decrescente de auto-estima. consciência, que nada tem a ver com a mecânica quântica e o participante não tem possibilidade de continuar existindo passando de um mundo para outro, o que lhe dá a oportunidade de sobreviver.

Aqui, um observador inteligente autoconsciente apenas em um número relativamente pequeno de estados possíveis nos quais ele retém a autoconsciência continua a permanecer, por assim dizer, “ corpo saudável" A possibilidade de o observador, embora mantendo a consciência, permanecer aleijado é muito maior do que se permanecer ileso. Qualquer sistema (incluindo um organismo vivo) tem muito mais possibilidades funcionar incorretamente do que permanecer em forma perfeita. A hipótese ergódica de Boltzmann exige que o observador imortal, mais cedo ou mais tarde, passe por todos os estados compatíveis com a preservação da consciência, incluindo aqueles em que sentirá um sofrimento insuportável - e haverá significativamente mais desses estados do que estados de funcionamento ideal do organismo. Assim, como sugere o filósofo David Lewis, deveríamos esperar que a interpretação dos muitos mundos esteja errada.

24 de junho de 2015

Para minha vergonha, quero admitir que ouvi essa expressão, mas não sabia o que significava ou mesmo em que tema era usada. Deixe-me contar o que li na Internet sobre esse gato...

« O gato de Schrödinger“- este é o nome do famoso experimento mental do famoso físico teórico austríaco Erwin Schrödinger, que também é ganhador do Prêmio Nobel. Com a ajuda deste experimento fictício, o cientista quis mostrar a incompletude da mecânica quântica na transição dos sistemas subatômicos para os sistemas macroscópicos.

O artigo original de Erwin Schrödinger foi publicado em 1935. Aqui está a citação:

Você também pode construir casos em que haja bastante burlesco. Deixe algum gato ser trancado em uma câmara de aço com a seguinte máquina diabólica (que deveria ser independente da intervenção do gato): dentro de um contador Geiger há uma pequena quantidade de substância radioativa, tão pequena que apenas um átomo pode decair em uma hora, mas com a mesma probabilidade pode não se desintegrar; caso isso aconteça, o tubo de leitura é descarregado e o relé é acionado, liberando o martelo, que rompe o frasco com ácido cianídrico.

Se deixarmos todo esse sistema sozinho por uma hora, então podemos dizer que o gato estará vivo depois desse tempo, desde que o átomo não se desintegre. A primeira desintegração do átomo envenenaria o gato. A função psi do sistema como um todo expressará isso misturando ou espalhando um gato vivo e um gato morto (desculpem a expressão) em partes iguais. É típico em tais casos que a incerteza inicialmente limitada mundo atômico, é convertido em incerteza macroscópica, que pode ser eliminada pela observação direta. Isto impede-nos de aceitar ingenuamente o “modelo desfocado” como um reflexo da realidade. Isto por si só não significa nada obscuro ou contraditório. Há uma diferença entre uma foto borrada ou fora de foco e uma foto de nuvens ou neblina.

Em outras palavras:

Há uma caixa e um gato. A caixa contém um mecanismo contendo um núcleo atômico radioativo e um recipiente com gás venenoso. Os parâmetros experimentais foram selecionados de forma que a probabilidade de decaimento nuclear em 1 hora seja de 50%. Se o núcleo se desintegrar, um recipiente com gás se abrirá e o gato morrerá. Se o núcleo não se decompor, o gato permanece vivo e bem.
Fechamos o gato em uma caixa, esperamos uma hora e fazemos a pergunta: o gato está vivo ou morto?
A mecânica quântica parece nos dizer que o núcleo atômico (e, portanto, o gato) está em todos os estados possíveis simultaneamente (ver superposição quântica). Antes de abrirmos a caixa, o sistema núcleo do gato está no estado “o núcleo decaiu, o gato está morto” com uma probabilidade de 50% e no estado “o núcleo não decaiu, o gato está vivo” com um probabilidade de 50%. Acontece que o gato sentado na caixa está vivo e morto ao mesmo tempo.
De acordo com a interpretação moderna de Copenhague, o gato está vivo/morto sem quaisquer estados intermediários. E a escolha do estado de decaimento do núcleo não ocorre no momento da abertura da caixa, mas mesmo quando o núcleo entra no detector. Porque a redução da função de onda do sistema “cat-detector-núcleo” não está associada ao observador humano da caixa, mas está associada ao detector-observador do núcleo.

De acordo com a mecânica quântica, se o núcleo de um átomo não for observado, então seu estado é descrito por uma mistura de dois estados - um núcleo decaído e um núcleo não decaído, portanto, um gato sentado em uma caixa e personificando o núcleo de um átomo está vivo e morto ao mesmo tempo. Se a caixa for aberta, o experimentador poderá ver apenas um estado específico - “o núcleo decaiu, o gato está morto” ou “o núcleo não decaiu, o gato está vivo”.

A essência da linguagem humana: A experiência de Schrödinger mostrou que, do ponto de vista da mecânica quântica, o gato está vivo e morto, o que não pode acontecer. Portanto, a mecânica quântica tem falhas significativas.

A questão é: quando um sistema deixa de existir como uma mistura de dois estados e escolhe um específico? O objetivo do experimento é mostrar que a mecânica quântica está incompleta sem algumas regras que indiquem em que condições a função de onda entra em colapso e o gato morre ou permanece vivo, mas não é mais uma mistura de ambos. Como é claro que um gato deve estar vivo ou morto (não existe um estado intermediário entre a vida e a morte), o mesmo acontecerá com o núcleo atômico. Deve estar deteriorado ou não deteriorado (Wikipedia).

Outra interpretação mais recente do experimento mental de Schrödinger é a história de Sheldon Cooper, o herói da série "Teoria Big Bang" ("Teoria do Big Bang"), que ele entregou para sua vizinha menos instruída, Penny. O ponto principal da história de Sheldon é que o conceito do gato de Schrödinger pode ser aplicado às relações humanas. Para entender o que está acontecendo entre um homem e uma mulher, que tipo de relacionamento existe entre eles: bom ou ruim, basta abrir a caixa. Até então, o relacionamento é bom e ruim.

Abaixo está um videoclipe dessa troca da Teoria do Big Bang entre Sheldon e Penia.

A ilustração de Schrödinger é melhor exemplo para descrever o principal paradoxo da física quântica: de acordo com suas leis, partículas como elétrons, fótons e até átomos existem em dois estados simultaneamente (“vivo” e “morto”, se você se lembra do gato sofredor). Esses estados são chamados de superposições.

O físico americano Art Hobson, da Universidade de Arkansas (Arkansas State University), propôs sua solução para esse paradoxo.

“As medições em física quântica baseiam-se no funcionamento de certos dispositivos macroscópicos, como o contador Geiger, com a ajuda dos quais é determinado o estado quântico dos sistemas microscópicos - átomos, fótons e elétrons. A teoria quântica implica que se você conectar um sistema microscópico (partícula) a algum dispositivo macroscópico que distingue dois estados diferentes do sistema, então o dispositivo (contador Geiger, por exemplo) entrará em um estado de emaranhamento quântico e também se encontrará em dois superposições ao mesmo tempo. Porém, é impossível observar esse fenômeno diretamente, o que o torna inaceitável”, afirma o físico.

Hobson diz que no paradoxo de Schrödinger, o gato desempenha o papel de um dispositivo macroscópico, um contador Geiger, conectado a um núcleo radioativo para determinar o estado de decadência ou “não decadência” desse núcleo. Neste caso, um gato vivo será um indicador de “não decomposição” e um gato morto será um indicador de decomposição. Mas, de acordo com a teoria quântica, o gato, assim como o núcleo, deve existir em duas superposições de vida e morte.

Em vez disso, segundo o físico, o estado quântico do gato deveria estar emaranhado com o estado do átomo, o que significa que eles estão em uma “conexão não local” um com o outro. Ou seja, se o estado de um dos objetos emaranhados mudar repentinamente para o oposto, então o estado de seu par também mudará, não importa a distância que estejam um do outro. Ao mesmo tempo, Hobson refere-se à confirmação experimental desta teoria quântica.

“O mais interessante da teoria do emaranhamento quântico é que a mudança de estado de ambas as partículas ocorre instantaneamente: nenhuma luz ou sinal eletromagnético teria tempo de transmitir informações de um sistema para outro. Portanto, podemos dizer que é um objeto dividido em duas partes pelo espaço, não importa quão grande seja a distância entre elas”, explica Hobson.

O gato de Schrödinger não está mais vivo e morto ao mesmo tempo. Ele estará morto se a desintegração ocorrer, e vivo se a desintegração nunca acontecer.

Acrescentemos que soluções semelhantes para este paradoxo foram propostas por mais três grupos de cientistas nos últimos trinta anos, mas não foram levadas a sério e passaram despercebidas nos amplos círculos científicos. Hobson observa que resolver os paradoxos da mecânica quântica, pelo menos teoricamente, é absolutamente necessário para a sua compreensão profunda.

Schrödinger

Mas recentemente, TEÓRICOS EXPLICARAM COMO A GRAVIDADE MATA O GATO DE SCHRODINGER, mas isto é mais complicado...

Via de regra, os físicos explicam o fenômeno de que a superposição é possível no mundo das partículas, mas impossível com gatos ou outros macroobjetos, a interferência de ambiente. Quando um objeto quântico passa por um campo ou interage com partículas aleatórias, ele imediatamente assume apenas um estado – como se fosse medido. É exatamente assim que a superposição é destruída, como acreditavam os cientistas.

Mas mesmo que de alguma forma fosse possível isolar um macroobjeto em um estado de superposição das interações com outras partículas e campos, ele ainda, mais cedo ou mais tarde, assumiria um único estado. Pelo menos isso é verdade para os processos que ocorrem na superfície da Terra.

“Em algum lugar do espaço interestelar, talvez um gato tivesse a chance de manter a coerência quântica, mas na Terra ou perto de qualquer planeta isso é extremamente improvável. E a razão para isto é a gravidade”, explica o autor principal do novo estudo, Igor Pikovski, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Pikovsky e seus colegas da Universidade de Viena argumentam que a gravidade tem um efeito destrutivo nas superposições quânticas de macroobjetos e, portanto, não observamos fenômenos semelhantes no macrocosmo. Conceito básico A nova hipótese, aliás, é brevemente delineada no longa-metragem “Interestelar”.

A teoria da relatividade geral de Einstein afirma que um objeto extremamente massivo dobrará o espaço-tempo em torno dele. Considerando a situação em um nível menor, podemos dizer que para uma molécula colocada próxima à superfície da Terra, o tempo passará um pouco mais devagar do que para uma localizada na órbita do nosso planeta.

Devido à influência da gravidade no espaço-tempo, uma molécula afetada por esta influência experimentará um desvio na sua posição. E isso, por sua vez, deve afetar sua energia interna - vibrações de partículas em uma molécula que mudam com o tempo. Se uma molécula for introduzida em um estado de superposição quântica de duas localizações, então a relação entre posição e energia interna em breve forçaria a molécula a “escolher” apenas uma das duas posições no espaço.

“Na maioria dos casos, o fenômeno da decoerência está associado a influência externa, mas neste caso a vibração interna das partículas interage com o movimento da própria molécula”, explica Pikovsky.

Este efeito ainda não foi observado, uma vez que outras fontes de decoerência, como campos magnéticos, a radiação térmica e as vibrações são geralmente muito mais fortes e causam a destruição dos sistemas quânticos muito antes da gravidade. Mas os experimentadores se esforçam para testar a hipótese.

Uma configuração semelhante também poderia ser usada para testar a capacidade da gravidade de destruir sistemas quânticos. Para isso, será necessário comparar interferômetros verticais e horizontais: no primeiro, a superposição deverá desaparecer em breve devido à dilatação do tempo nas diferentes “alturas” do caminho, enquanto no segundo, a superposição quântica poderá permanecer.

fontes

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Aqui está um pouco mais pseudocientífico: por exemplo, e aqui. Se você ainda não sabe, leia sobre e o que é. E vamos descobrir o que O artigo original está no site InfoGlaz.rf Link para o artigo do qual esta cópia foi feita -

Certamente você já ouviu mais de uma vez que existe um fenômeno chamado “Gato de Schrödinger”. Mas se você não é físico, provavelmente tem apenas uma vaga ideia de que tipo de gato é esse e por que é necessário.
“Gato de Schrödinger” é o nome do famoso experimento mental do famoso físico teórico austríaco Erwin Schrödinger, que também é ganhador do Prêmio Nobel. Com a ajuda deste experimento fictício, o cientista quis mostrar a incompletude da mecânica quântica na transição dos sistemas subatômicos para os sistemas macroscópicos.
Este artigo tenta explicar em palavras simples a essência da teoria de Schrödinger sobre o gato e a mecânica quântica, para que seja acessível a quem não possui formação técnica superior. O artigo também apresentará diversas interpretações do experimento, incluindo as da série de TV “The Big Bang Theory”.
Contente:
1. Descrição do experimento
2. Explicação em palavras simples
3. Vídeo da Teoria do Big Bang
4. Críticas e comentários
Descrição do experimento
O artigo original de Erwin Schrödinger foi publicado em 1935. Nele, o experimento foi descrito utilizando a técnica de comparação ou mesmo personificação:

Você também pode construir casos em que haja bastante burlesco. Deixe algum gato ser trancado em uma câmara de aço com a seguinte máquina diabólica (que deveria ser independente da intervenção do gato): dentro de um contador Geiger há uma pequena quantidade de substância radioativa, tão pequena que apenas um átomo pode decair em uma hora, mas com a mesma probabilidade pode não se desintegrar; caso isso aconteça, o tubo de leitura é descarregado e o relé é acionado, liberando o martelo, que rompe o frasco com ácido cianídrico.
Se deixarmos todo esse sistema sozinho por uma hora, então podemos dizer que o gato estará vivo depois desse tempo, desde que o átomo não se desintegre. A primeira desintegração do átomo envenenaria o gato. A função psi do sistema como um todo expressará isso misturando ou espalhando um gato vivo e um gato morto (desculpem a expressão) em partes iguais. O que é típico nestes casos é que a incerteza originalmente limitada ao mundo atómico se transforma em incerteza macroscópica, que pode ser eliminada pela observação direta. Isto impede-nos de aceitar ingenuamente o “modelo desfocado” como um reflexo da realidade. Isto por si só não significa nada obscuro ou contraditório. Há uma diferença entre uma foto borrada ou fora de foco e uma foto de nuvens ou neblina.
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Em outras palavras:
1. Há uma caixa e um gato. A caixa contém um mecanismo contendo um núcleo atômico radioativo e um recipiente com gás venenoso. Os parâmetros experimentais foram selecionados de forma que a probabilidade de decaimento nuclear em 1 hora seja de 50%. Se o núcleo se desintegrar, um recipiente com gás se abrirá e o gato morrerá. Se o núcleo não se decompor, o gato permanece vivo e bem.
2. Fechamos o gato em uma caixa, esperamos uma hora e nos perguntamos: o gato está vivo ou morto?
3. A mecânica quântica parece nos dizer que o núcleo atômico (e, portanto, o gato) está em todos os estados possíveis simultaneamente (ver superposição quântica). Antes de abrirmos a caixa, o sistema núcleo do gato está no estado “o núcleo decaiu, o gato está morto” com uma probabilidade de 50% e no estado “o núcleo não decaiu, o gato está vivo” com um probabilidade de 50%. Acontece que o gato sentado na caixa está vivo e morto ao mesmo tempo.
4. De acordo com a interpretação moderna de Copenhague, o gato está vivo/morto sem quaisquer estados intermediários. E a escolha do estado de decaimento do núcleo não ocorre no momento da abertura da caixa, mas mesmo quando o núcleo entra no detector. Porque a redução da função de onda do sistema “cat-detector-núcleo” não está associada ao observador humano da caixa, mas está associada ao detector-observador do núcleo.

Explicação em palavras simples
De acordo com a mecânica quântica, se o núcleo de um átomo não for observado, então seu estado é descrito por uma mistura de dois estados - um núcleo decaído e um núcleo não decaído, portanto, um gato sentado em uma caixa e personificando o núcleo de um átomo está vivo e morto ao mesmo tempo. Se a caixa for aberta, o experimentador poderá ver apenas um estado específico - “o núcleo decaiu, o gato está morto” ou “o núcleo não decaiu, o gato está vivo”.
A essência da linguagem humana: o experimento de Schrödinger mostrou que, do ponto de vista da mecânica quântica, o gato está vivo e morto, o que não pode estar. Portanto, a mecânica quântica tem falhas significativas.
A questão é: quando um sistema deixa de existir como uma mistura de dois estados e escolhe um específico? O objetivo do experimento é mostrar que a mecânica quântica está incompleta sem algumas regras que indiquem em que condições a função de onda entra em colapso e o gato morre ou permanece vivo, mas não é mais uma mistura de ambos. Como é claro que um gato deve estar vivo ou morto (não existe um estado intermediário entre a vida e a morte), o mesmo acontecerá com o núcleo atômico. Deve estar deteriorado ou não deteriorado (Wikipedia).
Vídeo da Teoria do Big Bang
Outra interpretação mais recente do experimento mental de Schrödinger é uma história que Sheldon Cooper, o herói da Teoria do Big Bang, contou à sua vizinha menos instruída, Penny. O ponto principal da história de Sheldon é que o conceito do gato de Schrödinger pode ser aplicado às relações humanas. Para entender o que está acontecendo entre um homem e uma mulher, que tipo de relacionamento existe entre eles: bom ou ruim, basta abrir a caixa. Até então, o relacionamento é bom e ruim.
Abaixo está um videoclipe dessa troca da Teoria do Big Bang entre Sheldon e Penia.
O gato permaneceu vivo como resultado do experimento?
Para quem não leu o artigo com atenção, mas ainda está preocupado com o gato, uma boa notícia: não se preocupe, segundo nossos dados, resultado de um experimento mental de um físico austríaco maluco
NENHUM GATO FOI ferido

Nem todo mundo lê livros sobre as grandes invenções da humanidade. Mas definitivamente todo mundo que assistiu à série de TV “The Big Bang Theory” já ouviu falar de um fenômeno como “O Gato de Schrödinger”. Por estar relacionado à mecânica quântica, é bastante difícil para uma pessoa sem formação técnica compreender seu significado. Vamos tentar descobrir o que o conceito de "Gato de Schrödinger" significa em palavras simples.

Contente:

Breve histórico histórico

Erwin Schrodinger- famoso físico, um dos criadores da teoria da mecânica quântica. Característica distintiva sua atividade científica era chamada de secundária. Ele raramente dava o primeiro passo na pesquisa de alguma coisa.

Basicamente, Schrödinger escreveu resenhas sobre a invenção ou realização científica de outra pessoa, criticou o autor ou iniciou o desenvolvimento de pesquisas e descobertas de outras pessoas. Embora fosse um individualista por natureza, ele não podia deixar de confiar nas ideias e pensamentos de outras pessoas, que tomou como base em sua pesquisa. Apesar disso, ele fez enormes contribuições para o desenvolvimento da mecânica quântica, em grande parte graças ao seu mistério “O Gato de Schrödinger”.

As conquistas de Schrödinger na ciência incluem:

criação do conceito de mecânica ondulatória (por isso recebeu o Prêmio Nobel em 1933);
introduziu o termo “objetividade da descrição” na circulação científica - fundamentou a possibilidade de teorias científicas sem a participação direta do sujeito da pesquisa (um observador externo) para descrever a realidade circundante;
desenvolveu a teoria da relatividade;
estudou processos termodinâmicos e eletrodinâmica não linear de Born;
fez tentativas de criar uma teoria de campo unificada.

Conceito do gato de Schrödinger

"Gato de Schrödinger"- o famoso enigma da teoria de Schrödinger, um experimento mental conduzido por um físico teórico austríaco, com o qual foi possível demonstrar a incompletude da mecânica quântica na transição de microssistemas para macrossistemas. Toda esta teoria é baseada nas críticas dos cientistas às conquistas da mecânica quântica.

Antes de prosseguir com a descrição do experimento, é necessário definir os conceitos básicos que nele são utilizados. O postulado principal do famoso fenômeno afirma que enquanto ninguém estiver observando o sistema, ele estará em posição de superposição– simultaneamente em dois ou mais estados que excluem a existência mútua. O próprio Schrödinger deu a seguinte definição de superposição - esta é uma capacidade quântica (o papel de um quantum pode ser um elétron, um fóton ou um núcleo atômico) de estar em vários estados ou vários pontos no espaço ao mesmo tempo, enquanto não alguém está observando o sistema. Quantum é um objeto microscópico do microambiente.

Descrição do experimento

O artigo original em que Schrödinger explica a sua experiência foi publicado em 1935. Para descrever o experimento, foi utilizado o método de comparação e até personificação.

É muito difícil entender exatamente o que Schrödinger quis dizer ao estudar este artigo. Tentarei descrever a essência do experimento em palavras simples.

Colocamos o gato em uma caixa com um mecanismo que contém um núcleo atômico radioativo e um recipiente cheio de gás venenoso. O experimento é realizado com parâmetros precisamente selecionados para a probabilidade de decaimento de um núcleo atômico - 50% em 1 hora. Quando o núcleo se desintegra, o gás vaza do recipiente, o que leva à morte do gato. Se isso não acontecer, nada acontece com o gato, ele está vivo e saudável.

Uma hora se passa e queremos uma resposta para a pergunta: o gato morreu ou ainda está vivo? Segundo a teoria de Schrödinger, o núcleo de um átomo, assim como o gato, está em uma caixa em vários estados ao mesmo tempo (definição de superposição). Até o momento em que a caixa é aberta, o microssistema no qual estão localizados o núcleo atômico e o gato, com 50% de probabilidade, apresenta o estado “o núcleo decaiu, o gato morreu”, e com a mesma probabilidade possui o estado “o núcleo não se deteriorou, o gato está vivo.” Isso confirma a hipótese de que o gato sentado na caixa está vivo e morto ao mesmo tempo, ou seja, está em vários estados ao mesmo tempo, no mesmo momento. Acontece que o gato sentado na caixa está vivo e morto ao mesmo tempo.

Falando em linguagem simples, o fenômeno do "Gato de Schrödinger" explica a possibilidade do fato que do ponto de vista da mecânica quântica, o gato está vivo e morto, o que é impossível na realidade. Com base nisso, podemos concluir que existem falhas significativas na teoria da mecânica quântica.

Se você não observar o núcleo de um átomo em um microssistema, ocorre uma mistura de dois estados - o núcleo decaído e o não decaído. Ao abrir a caixa, o experimentador pode observar apenas um estado específico. Como o gato personifica o núcleo de um átomo, ele também estará em apenas um estado - vivo ou morto.

A solução para o paradoxo – a interpretação de Copenhague

Cientistas de Copenhague resolveram o mistério do Gato de Schrödinger. A interpretação moderna de Copenhague é que o gato está vivo/morto sem quaisquer estados intermediários, porque o núcleo decai ou não decai não quando a caixa é aberta, mas ainda mais cedo - quando o núcleo é enviado ao detector. A explicação para isso é a seguinte: a redução da função de onda do microssistema “gato-detector-núcleo” não tem ligação com a pessoa que observa a caixa, mas está ligada ao detector-observador do núcleo.

Esta interpretação do fenômeno do Gato de Schrödinger nega a possibilidade de o gato estar em estado de superposição antes de abrir a caixa - no estado de gato vivo/morto ao mesmo tempo. Um gato em um macrossistema está sempre em apenas um estado.

Importante! O experimento de Schrödinger mostrou que um microobjeto e um macroobjeto se comportam em sistemas de acordo com leis diferentes - as leis da física quântica e as leis da física em seu sentido clássico, respectivamente.

Mas não existe ciência que estude fenômenos durante a transição de um macrossistema para um microssistema. Erwin Schrödinger teve a ideia de conduzir tal experimento precisamente com o propósito de provar a fraqueza e a incompletude da teoria geral da física. Seu desejo mais profundo era demonstrar através da experiência concreta que cada ciência cumpre suas próprias tarefas: a física clássica estuda macro-objetos, a física quântica estuda micro-objetos. Há necessidade de desenvolvimento conhecimento científico para descrever o processo de transição de objetos grandes para pequenos em sistemas.

É muito difícil para uma pessoa comum compreender imediatamente a essência deste paradoxo. Afinal, na consciência de cada pessoa existe a convicção de que qualquer objeto do mundo material em um determinado momento só pode estar localizado em um ponto.

Mas a teoria de Schrödinger só pode ser aplicada a microobjetos, enquanto um gato é um objeto do macrocosmo.

A interpretação mais recente do paradoxo do Gato de Schrödinger é o seu uso na série de TV The Big Bang Theory, na qual personagem principal Sheldon Cooper explicou sua essência para Penny, menos instruída. Cooper transferiu esse fenômeno para o campo das relações humanas. Para entender se um relacionamento entre pessoas do sexo oposto é bom ou ruim, basta abrir a caixa. Até este momento, qualquer relacionamento é bom e ruim.

Se a caixa for aberta, o experimentador deverá ver apenas um estado específico: “o núcleo decaiu, o gato está morto” ou “o núcleo não decaiu, o gato está vivo”.

"Gato de Schrodinger" - esse é o nome do divertido experimento mental, dirigido, como você provavelmente já deve ter adivinhado, por Schrödinger, ou mais precisamente, pelo ganhador do Nobel de física, o cientista austríaco Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

A Wikipedia define o experimento da seguinte forma: “Um gato é colocado em uma caixa fechada. A caixa contém um mecanismo contendo um núcleo radioativo e um recipiente com gás venenoso. Os parâmetros experimentais são selecionados de modo que a probabilidade de o núcleo se decompor em 1 hora. é 50%. Se o núcleo se desintegrar, ele aciona o mecanismo - o recipiente com gás se abre e o gato morre.

De acordo com a mecânica quântica, se nenhuma observação for feita do núcleo, então seu estado é descrito por uma superposição (mistura) de dois estados - um núcleo decaído e um núcleo não decomposto, portanto, um gato sentado em uma caixa está vivo e morto ao mesmo tempo. Se a caixa for aberta, o experimentador deverá ver apenas um estado específico: “o núcleo decaiu, o gato está morto” ou “o núcleo não decaiu, o gato está vivo”.