Pisica lui Schrödinger este un experiment paradoxal celebru. Teoria lui Schrödinger: descriere, caracteristici, experimente și aplicare

Spre rusinea mea, vreau sa recunosc ca am auzit aceasta expresie, dar nu stiam ce inseamna sau nici macar pe ce subiect a fost folosita. Să vă spun ce am citit pe internet despre această pisică... -

« pisica lui Schrödinger„ – acesta este numele celebrului experiment de gândire al celebrului fizician teoretician austriac Erwin Schrödinger, care este și laureat. Premiul Nobel. Cu ajutorul acestui experiment fictiv, omul de știință a vrut să arate incompletitudinea mecanica cuanticăîn timpul trecerii de la sistemele subatomice la sistemele macroscopice.

Articolul original al lui Erwin Schrödinger a fost publicat în 1935. În el, experimentul a fost descris folosind sau chiar personificând:

De asemenea, puteți construi cazuri în care există destul de burlesc. Lasă o pisică închisă într-o cameră de oțel cu următoarea mașinărie diabolică (care ar trebui să fie indiferent de intervenția pisicii): în interiorul unui contor Geiger există o cantitate mică de substanță radioactivă, atât de mică încât doar un atom se poate descompune într-o oră, dar cu aceeași probabilitate s-ar putea să nu se dezintegreze dacă se întâmplă acest lucru, tubul de citire este descărcat și releul este activat, eliberând ciocanul, care sparge balonul cu acid cianhidric.

Dacă lăsăm întregul sistem singur timp de o oră, atunci putem spune că pisica va fi în viață după acest timp, atâta timp cât atomul nu se dezintegrează. Prima dezintegrare a atomului ar otrăvi pisica. Funcția psi a sistemului în ansamblu va exprima acest lucru amestecând sau mânjind o pisică vie și o pisică moartă (iertați expresia) în părți egale. Este tipic în astfel de cazuri ca incertitudinea să fie limitată inițial lumea atomică, este transformată în incertitudine macroscopică, care poate fi eliminată prin observare directă. Acest lucru ne împiedică să acceptăm naiv „modelul blur” ca reflectând realitatea. Acest lucru în sine nu înseamnă nimic neclar sau contradictoriu. Există o diferență între o fotografie neclară sau nefocalizată și o fotografie cu nori sau ceață.

Cu alte cuvinte:

1. Există o cutie și o pisică. Cutia conține un mecanism care conține un nucleu atomic radioactiv și un recipient cu gaz otrăvitor. Parametrii experimentali au fost selectați astfel încât probabilitatea dezintegrarii nucleare într-o oră să fie de 50%. Dacă nucleul se dezintegrează, se deschide un recipient cu gaz și pisica moare. Dacă nucleul nu se descompune, pisica rămâne în viață și sănătoasă.
2. Închidem pisica într-o cutie, așteptăm o oră și punem întrebarea: pisica este vie sau moartă?
3. Mecanica cuantică pare să ne spună că nucleul atomic (și, prin urmare, pisica) se află în toate stările posibile simultan (vezi suprapunerea cuantică). Înainte de a deschide cutia, sistemul de miez al pisicii se află în starea „nucleul s-a degradat, pisica este moartă” cu o probabilitate de 50%, iar în starea „nucleul nu s-a degradat, pisica este în viață” cu o probabilitate de 50%. Se dovedește că pisica care stă în cutie este și vie și moartă în același timp.
4. Conform interpretării moderne de la Copenhaga, pisica este vie/moartă fără stări intermediare. Și alegerea stării de dezintegrare a nucleului are loc nu în momentul deschiderii cutiei, ci chiar și atunci când nucleul intră în detector. Deoarece reducerea funcției de undă a sistemului „pisica-detector-nucleu” nu este asociată cu observatorul uman al cutiei, ci este asociată cu detectorul-observator al nucleului.

Conform mecanicii cuantice, dacă nucleul unui atom nu este observat, atunci starea acestuia este descrisă printr-un amestec de două stări - un nucleu degradat și un nucleu nedegradat, prin urmare, o pisică care stă într-o cutie și personifică nucleul unui atom. este viu și mort în același timp. Dacă cutia este deschisă, atunci experimentatorul poate vedea o singură stare specifică - „nucleul s-a degradat, pisica este moartă” sau „nucleul nu s-a degradat, pisica este în viață”.

Esența în limbajul uman: Experimentul lui Schrödinger a arătat că, din punctul de vedere al mecanicii cuantice, pisica este atât vie, cât și moartă, ceea ce nu poate fi. Prin urmare, mecanica cuantică are defecte semnificative.

Întrebarea este: când un sistem încetează să existe ca un amestec de două stări și alege una anume? Scopul experimentului este de a arăta că mecanica cuantică este incompletă fără unele reguli care să indice în ce condiții funcția de undă se prăbușește și pisica fie devine moartă, fie rămâne în viață, dar nu mai este un amestec al ambelor. Deoarece este clar că o pisică trebuie să fie fie vie, fie moartă (nu există nicio stare intermediară între viață și moarte), acest lucru va fi similar pentru nucleul atomic. Trebuie să fie degradat sau nedegradat ().

O altă interpretare cea mai recentă a experimentului gândirii lui Schrödinger este povestea lui Sheldon Cooper, eroul serialului „Teoria big bang" ("Big Bang Theory"), pe care l-a oferit pentru vecina sa mai puțin educată Penny. Ideea poveștii lui Sheldon este că conceptul de pisică a lui Schrödinger poate fi aplicat relațiilor umane. Pentru a înțelege ce se întâmplă între un bărbat și o femeie, ce fel de relație este între ei: bună sau rea, trebuie doar să deschideți cutia. Până atunci, relația este și bună și rea.

Mai jos este un clip video al acestui schimb de Big Bang Theory între Sheldon și Penia.

Ilustrația lui Schrödinger este cel mai bun exemplu pentru a descrie principalul paradox al fizicii cuantice: conform legilor sale, particule precum electronii, fotonii și chiar atomii există în două stări simultan („în viață” și „moartă”, dacă vă amintiți pisica îndelung suferindă). Aceste stări sunt numite.

Fizicianul american Art Hobson () de la Universitatea din Arkansas (Universitatea de Stat din Arkansas) și-a propus soluția la acest paradox.

„-Măsurătorile în fizica cuantică se bazează pe funcționarea anumitor dispozitive macroscopice, precum un contor Geiger, cu ajutorul căruia se determină starea cuantică a sistemelor microscopice - atomi, fotoni și electroni. Teoria cuantică implică faptul că, dacă conectați un sistem microscopic (particulă) la un dispozitiv macroscopic care distinge două stări diferite ale sistemului, atunci dispozitivul (contorul Geiger, de exemplu) va intra într-o stare de întricare cuantică și se va găsi, de asemenea, în două suprapuneri în același timp. Cu toate acestea, este imposibil să observați direct acest fenomen, ceea ce îl face inacceptabil”, spune fizicianul.

Hobson spune că, în paradoxul lui Schrödinger, pisica joacă rolul unui dispozitiv macroscopic, un contor Geiger, conectat la un nucleu radioactiv pentru a determina starea de dezintegrare sau „nedezintegrare” acelui nucleu. În acest caz, o pisică vie va fi un indicator al „nedegradării”, iar o pisică moartă va fi un indicator al dezintegrarii. Dar conform teoriei cuantice, pisica, ca și nucleul, trebuie să existe în două suprapuneri ale vieții și ale morții.

În schimb, potrivit fizicianului, starea cuantică a pisicii ar trebui să fie încurcată cu starea atomului, ceea ce înseamnă că acestea se află într-o „relație nelocală” una cu cealaltă. Adică, dacă starea unuia dintre obiectele încurcate se schimbă brusc la opus, atunci și starea perechii sale se va schimba, indiferent cât de departe sunt acestea unul de celălalt. Procedând astfel, Hobson se referă la această teorie cuantică.

„Cel mai interesant lucru despre teoria întanglementării cuantice este că schimbarea stării ambelor particule are loc instantaneu: niciun semnal luminos sau electromagnetic nu ar avea timp să transmită informații de la un sistem la altul. Deci, ai putea spune că este un obiect împărțit în două părți de spațiu, indiferent cât de mare este distanța dintre ele”, explică Hobson.

Pisica lui Schrödinger nu mai este în viață și moartă în același timp. El este mort dacă are loc dezintegrarea și viu dacă dezintegrarea nu are loc niciodată.

Să adăugăm că soluții similare la acest paradox au fost propuse de încă trei grupuri de oameni de știință în ultimii treizeci de ani, dar nu au fost luate în serios și au rămas neobservate în cercurile științifice largi. Hobson că soluția la paradoxurile mecanicii cuantice, cel puțin teoretic, este absolut necesară pentru înțelegerea ei profundă.

Schrödinger

Dar de curând, TEORIEȚIENII AU EXPLICAT CUM GRAVITATEA OMĂ PISICA LUI SCHRÖDINGER, dar acest lucru este mai complicat...-

De regulă, fizicienii explică fenomenul că suprapunerea este posibilă în lumea particulelor, dar imposibilă cu pisici sau alte macro-obiecte, interferența de la mediu. Când un obiect cuantic trece printr-un câmp sau interacționează cu particule aleatorii, el își asumă imediat o singură stare - ca și cum ar fi măsurat. Exact așa este distrusă suprapunerea, așa cum credeau oamenii de știință.

Dar chiar dacă într-un fel ar deveni posibilă izolarea unui macro-obiect într-o stare de suprapunere de interacțiunile cu alte particule și câmpuri, tot mai devreme sau mai târziu ar avea o singură stare. Cel puțin acest lucru este valabil pentru procesele care au loc pe suprafața Pământului.

„Undeva în spațiul interstelar, poate că o pisică ar avea o șansă, dar pe Pământ sau aproape de orice planetă acest lucru este extrem de puțin probabil. Iar motivul pentru aceasta este gravitația”, explică autorul principal al noului studiu, Igor Pikovsky () de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică.

Pikovsky și colegii săi de la Universitatea din Viena susțin că gravitația are un efect distructiv asupra suprapunerilor cuantice ale macro-obiectelor și, prin urmare, nu observăm fenomene similare în macrocosmos. Concept de bază o nouă ipoteză, de altfel, în lungmetrajul „Interstellar”.

Teoria relativității generale a lui Einstein afirmă că un obiect extrem de masiv va curba spațiu-timpul în jurul său. Având în vedere situația la un nivel mai mic, putem spune că pentru o moleculă plasată lângă suprafața Pământului, timpul va trece ceva mai lent decât pentru una situată pe orbita planetei noastre.

Datorită influenței gravitației asupra spațiu-timpului, o moleculă afectată de această influență va experimenta o abatere a poziției sale. Și aceasta, la rândul său, ar trebui să-i afecteze energia internă - vibrațiile particulelor dintr-o moleculă care se schimbă în timp. Dacă o moleculă este introdusă într-o stare de suprapunere cuantică a două locații, atunci relația dintre poziție și energie internă ar forța în curând molecula să „selecteze” doar una dintre cele două poziții în spațiu.

„-În cele mai multe cazuri, se asociază fenomenul de decoerență influență externă, dar în acest caz, vibrația internă a particulelor interacționează cu mișcarea moleculei în sine”, explică Pikovsky.

Acest efect nu a fost încă observat, deoarece alte surse de decoerență, precum câmpuri magnetice, radiațiile termice și vibrațiile sunt de obicei mult mai puternice și provoacă distrugerea sistemelor cuantice cu mult înainte ca gravitația să o facă. Dar experimentatorii se străduiesc să testeze ipoteza.

O configurație similară ar putea fi folosită și pentru a testa capacitatea gravitației de a distruge sistemele cuantice. Pentru a face acest lucru, va fi necesar să comparați interferometrele verticale și orizontale: în primul, suprapunerea ar trebui să dispară în curând din cauza dilatației timpului la diferite „înălțimi” ale căii, în timp ce în al doilea, suprapunerea cuantică poate rămâne.

surse

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

Iată ceva mai pseudo-științific: de exemplu, și aici. Dacă nu știți încă, citiți despre și despre ce este vorba. Și vom afla ce

În 1935, marele fizician, laureat al Premiului Nobel și fondator al mecanicii cuantice Erwin Schrödinger și-a formulat faimosul paradox.

Omul de știință a sugerat că, dacă luați o anumită pisică și o puneți într-o cutie de oțel opac cu o „mașină infernală”, atunci într-o oră va fi vie și moartă în același timp. Mecanismul din cutie arată astfel: în interiorul contorului Geiger există o cantitate microscopică de substanță radioactivă care se poate descompune într-un singur atom într-o oră; în același timp, cu aceeași probabilitate s-ar putea să nu se degradeze. Dacă se produce degradarea, atunci mecanismul pârghiei va funcționa și ciocanul va sparge vasul cu acid cianhidric și pisica va muri; dacă nu există nicio putrezire, atunci vasul va rămâne intact, iar pisica va fi vie și sănătoasă.

Dacă nu am vorbi despre o pisică și o cutie, ci despre lumea particulelor subatomice, atunci oamenii de știință ar spune că pisica este atât vie, cât și moartă în același timp, dar în macrocosmos o astfel de concluzie este incorectă. Deci, de ce operăm cu astfel de concepte când vorbim despre particule mai mici de materie?

Ilustrația lui Schrödinger este cel mai bun exemplu pentru a descrie principalul paradox al fizicii cuantice: conform legilor sale, particule precum electronii, fotonii și chiar atomii există în două stări în același timp ("viu" și "mort", dacă vă amintiți pisica indelungata). Aceste stări se numesc suprapoziții.

Fizicianul american Art Hobson de la Universitatea din Arkansas (Universitatea de Stat din Arkansas) și-a propus soluția la acest paradox.

„Măsurătorile în fizica cuantică se bazează pe funcționarea anumitor dispozitive macroscopice, cum ar fi un contor Geiger, cu ajutorul căruia se determină starea cuantică a sistemelor microscopice - atomi, fotoni și electroni Teoria cuantică presupune că dacă conectați un microscopic sistem (particulă) la un dispozitiv macroscopic, distingând două stări diferite ale sistemului, atunci dispozitivul (contorul Geiger, de exemplu) va intra într-o stare de întricare cuantică și se va găsi, de asemenea, în două suprapoziții în același timp este imposibil de observat direct acest fenomen, ceea ce îl face inacceptabil”, spune fizicianul.

Hobson spune că, în paradoxul lui Schrödinger, pisica joacă rolul unui dispozitiv macroscopic, un contor Geiger, conectat la un nucleu radioactiv pentru a determina starea de dezintegrare sau „nedezintegrare” a acelui nucleu. În acest caz, o pisică vie va fi un indicator al „nedegradării”, iar o pisică moartă va fi un indicator al dezintegrarii. Dar conform teoriei cuantice, pisica, ca și nucleul, trebuie să existe în două suprapuneri ale vieții și ale morții.

În schimb, spune fizicianul, starea cuantică a pisicii ar trebui să fie încurcată cu starea atomului, ceea ce înseamnă că acestea se află într-o „relație nelocală” una cu cealaltă. Adică, dacă starea unuia dintre obiectele încurcate se schimbă brusc la opus, atunci și starea perechii sale se va schimba, indiferent cât de departe sunt acestea unul de celălalt. Procedând astfel, Hobson se referă la această teorie cuantică.

„Cel mai interesant lucru despre teoria întâlcirii cuantice este că schimbarea stării ambelor particule are loc instantaneu: niciun semnal luminos sau electromagnetic nu ar avea timp să transmită informații de la un sistem la altul. Astfel, putem spune că acesta este un singur obiect împărțit în două părți spațiu, indiferent cât de mare ar fi distanța dintre ele”, explică Hobson.

Pisica lui Schrödinger nu mai este în viață și moartă în același timp. El este mort dacă are loc dezintegrarea și viu dacă dezintegrarea nu are loc niciodată.

Să adăugăm că soluții similare la acest paradox au fost propuse de încă trei grupuri de oameni de știință în ultimii treizeci de ani, dar nu au fost luate în serios și au rămas neobservate în cercurile științifice largi. Hobson observă că rezolvarea paradoxurilor mecanicii cuantice, cel puțin teoretic, este absolut necesară pentru înțelegerea ei profundă.

După cum ne-a explicat Heisenberg, datorită principiului incertitudinii, descrierea obiectelor din microlume cuantică este de altă natură decât descrierea obișnuită a obiectelor din macrolumea newtoniană. În loc de coordonatele spațiale și viteza, pe care suntem obișnuiți să descriem mișcarea mecanică, de exemplu, o minge de-a lungul masa de biliard, în mecanica cuantică, obiectele sunt descrise prin așa-numita funcție de undă. Creasta „valului” corespunde probabilității maxime de a găsi o particulă în spațiu în momentul măsurării. Mișcarea unei astfel de unde este descrisă de ecuația Schrödinger, care ne spune cum se schimbă starea unui sistem cuantic în timp.

Acum despre pisica. Toată lumea știe că pisicile adoră să se ascundă în cutii (). Erwin Schrödinger era, de asemenea, la curent. Mai mult, cu fanatism pur nordic, el a folosit această caracteristică într-un experiment de gândire celebru. Esența a fost că o pisică a fost închisă într-o cutie cu o mașină infernală. Mașina este conectată printr-un releu la un sistem cuantic, de exemplu, o substanță care se descompune radioactiv. Probabilitatea de degradare este cunoscută și este de 50%. Mașina infernală este declanșată atunci când starea cuantică a sistemului se schimbă (are loc decăderea) și pisica moare complet. Dacă lăsați sistemul „Cat-box-hellish machine-quanta” pentru sine timp de o oră și vă amintiți că starea unui sistem cuantic este descrisă în termeni de probabilitate, atunci devine clar că dacă pisica este vie sau nu depinde de în acest moment timp, probabil că nu va funcționa, la fel cum nu va fi posibil să preziceți cu exactitate căderea unei monede pe capete sau cozi în avans. Paradoxul este foarte simplu: funcția de undă care descrie un sistem cuantic amestecă cele două stări ale unei pisici - este vie și moartă în același timp, la fel cum un electron legat poate fi localizat cu aceeași probabilitate în orice loc din spațiu echidistant de nucleul atomic. Dacă nu deschidem cutia, nu știm exact ce mai face pisica. Fără a face observații (citiți măsurători) unui nucleu atomic, putem descrie starea acestuia doar prin suprapunerea (amestecarea) a două stări: un nucleu degradat și un nucleu nedezintegrat. O pisică aflată în dependență nucleară este atât vie, cât și moartă în același timp. Întrebarea este: când un sistem încetează să existe ca un amestec de două stări și alege una anume?

Interpretarea de la Copenhaga a experimentului ne spune că sistemul încetează să mai fie un amestec de stări și alege una dintre ele în momentul în care are loc o observație, care este și măsurătoare (se deschide caseta). Adică, însuși faptul măsurării schimbă realitatea fizică, ducând la prăbușirea funcției de undă (pisica fie devine moartă, fie rămâne în viață, dar încetează să mai fie un amestec al ambelor)! Gândește-te bine, experimentul și măsurătorile care îl însoțesc schimbă realitatea din jurul nostru. Personal, acest fapt îmi deranjează creierul mult mai mult decât alcoolul. Cunoscutul Steve Hawking se confruntă cu greu cu acest paradox, repetând că atunci când aude de pisica lui Schrödinger, mâna lui se întinde spre Browning. Severitatea reacției fizicianului teoretic remarcabil se datorează faptului că, în opinia sa, rolul observatorului în colapsul funcției de undă (prăbușirea acesteia într-una dintre cele două stări probabiliste) este mult exagerat.

Desigur, când profesorul Erwin și-a conceput tortura pisicilor în 1935, a fost o modalitate ingenioasă de a arăta imperfecțiunea mecanicii cuantice. De fapt, o pisică nu poate fi vie și moartă în același timp. Ca urmare a uneia dintre interpretările experimentului, a devenit evident că există o contradicție între legile macro-lumii (de exemplu, a doua lege a termodinamicii - pisica este fie vie, fie moartă) și micro- lume (pisica este vie și moartă în același timp).

Cele de mai sus sunt folosite în practică: în calculul cuantic și criptografia cuantică. Un semnal luminos într-o suprapunere a două stări este trimis printr-un cablu de fibră optică. Dacă atacatorii se conectează la cablu undeva la mijloc și fac o atingere de semnal acolo pentru a asculta informațiile transmise, atunci aceasta va prăbuși funcția de undă (din punctul de vedere al interpretării de la Copenhaga, se va face o observație) și lumina va intra într-una din stări. Prin efectuarea de teste statistice de lumină la capătul receptor al cablului, va fi posibil să se detecteze dacă lumina se află într-o suprapunere de stări sau a fost deja observată și transmisă în alt punct. Acest lucru face posibilă crearea unor mijloace de comunicare care exclud interceptarea semnalului nedetectabil și interceptarea cu urechea.

O altă interpretare mai recentă a experimentului de gândire al lui Schrödinger este o poveste pe care Sheldon Cooper, eroul Teoriei Big Bang, i-a spus-o vecinului său mai puțin educat, Penny. Ideea poveștii lui Sheldon este că conceptul de pisică a lui Schrödinger poate fi aplicat relațiilor umane. Pentru a înțelege ce se întâmplă între un bărbat și o femeie, ce fel de relație este între ei: bună sau rea, trebuie doar să deschideți cutia. Până atunci, relația este și bună și rea.

Pisica lui Schrödinger este cea mai misterioasă dintre toate pisicile, pisici, pisici, pisici pe care omenirea le adoră atât de mult. Videoclipurile virale cu pisici răspândite pe World Wide Web cu milioane de vizionări zilnice, iar imaginile cu pisoi drăguți pe panouri publicitare ne pot face să cumpărăm orice produs. Domeniul popularizării științei are și ei proprii eroi cu mustață și dungi. Mai exact, una este pisica lui Schrödinger. Cu siguranță ați auzit despre asta, chiar dacă nu sunteți implicat în mecanica cuantică. Deci de ce aproape o sută de ani pisica faimoasa bântuie fizicienii și textiștii și devine, de asemenea, unul dintre cele mai curioase obiecte ale modernului cultura populara?

Pisica lui Schrödinger ca metaforă

Oricât de paradoxal ar părea, fizicianul teoretician austriac și câștigătorul Premiului Nobel Erwin Schrödinger este „tatăl” celei mai misterioase pisici, și nu proprietarul. La urma urmelor pisica lui Schrödinger este un experiment de gândire, un paradox teoretic și o metaforă cu adevărat uimitoare pentru a descrie suprapunerea cuantică.

A existat o pisică?

Întrebarea „A avut Schrödinger o pisică?” rămâne încă deschis. Deși, conform mai multor surse, într-una dintre edițiile timpurii FizicăAstăzi există o fotografie a omului de știință cu pisica lui Milton. Pe de altă parte, în textul original al articolului din 1935, unde Erwin Schrödinger a descris experimentul său ipotetic, nu este deloc o pisică, ci o pisică (die Katze). De ce a ales fizicianul un reprezentant felin ca personaj principal al conceptului său? Cum s-a transformat pisica într-o pisică? Aceste întrebări par destinate să rămână retorice.

Pisica lui Schrödinger este moartă cu șanse de 50%.

Designua / shutterstock.com

Cu toate acestea, dacă sursa de inspirație pentru cercetător a fost animalul său de companie personal, atunci, se pare, motivul pentru aceasta a fost o vază spartă de o pisică sau tapet deteriorat. Pentru că principalul lucru pe care pisica lui Schrödinger îl face în timpul experimentului este să fie închisă într-o cutie de oțel și... să moară. Adevărat, cu o probabilitate de 50%. Mai exact, pe lângă bietul animal, în interiorul cutiei este plasat un mecanism special care conține un miez radioactiv și un recipient cu gaz otrăvitor. Dacă nucleul se dezintegrează, mecanismul este declanșat și pisica moare din cauza gazului eliberat. Dacă nu funcționează, trăiește. Dar doar observatorul care deschide cutia își poate cunoaște soarta. Până atunci, pisica este și vie și moartă.

Fără pisică, mecanica cuantică nu este la fel

Toată această situație, paradoxală la prima vedere, ilustrează clar una dintre prevederile mecanicii cuantice. Potrivit lui, nucleul atomic se află simultan în toate stările posibile: dezintegrare și non-dezintegrare. Dacă atomul nu este observat, atunci starea acestuia este descrisă printr-un amestec al acestor două caracteristici. Prin urmare, pisica, citită - nucleul unui atom, este atât vie, cât și moartă. Și acest lucru este pur și simplu imposibil. Aceasta înseamnă că mecanicii cuantice îi lipsesc unele reguli care să determine condițiile în care soarta pisicii este clar clară.

Pisica lui Schrödingr: soiuri

Nu este de mirare că sensul a ceea ce se întâmplă cu pisica mitică este cutie de oțel are mai multe interpretări.

• soiul Copenhaga

Există interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice, ai cărei autori sunt Niels Bohr și Werner Heisenberg. Potrivit acesteia, pisica rămâne în ambele stări, indiferent de observator. La urma urmei, momentul decisiv nu are loc când se deschide sertarul, ci când mecanismul este declanșat. Adică animalul a murit de mult din cauza gazului, dar cutia este încă închisă. Cu alte cuvinte, în interpretarea de la Copenhaga nu există o stare „mort-viu”, deoarece este determinată de un detector care reacționează la dezintegrarea nucleului.

• soiul Everett

Există, de asemenea, o interpretare a mai multor lumi, sau interpretarea Everett. Ea interpretează experiența cu pisica lui Schrödinger ca două lumi existente separat, care se despart în care se întâmplă în momentul în care cutia este deschisă. Într-un univers pisica este vie și bine, în altul nu a supraviețuit experimentului.

• "sinucidere cuantică"

Într-un fel sau altul, biata pisică Schrödinger a fost „chinuită” de mulți fizicieni. Unii, de exemplu, au propus să se ia în considerare situația cu pisica din punctul de vedere al animalului însuși - la urma urmei, el știe mai bine decât toți fizicienii din lume dacă este mort sau viu. Într-adevăr, nu poți contrazice asta. Această abordare se numește „sinucidere cuantică” și ipotetic vă permite să verificați care dintre aceste interpretări este corectă.

Fiecare își poate crește soiul propriu

Dacă te uiți la știința fizică modernă, poți spune cu încredere că, pe paginile de cercetare, pisica îndelungată de suferință a lui Schrödinger este mai vie decât oricine altcineva în viață. Din când în când, oamenii de știință își oferă soluțiile la acest paradox binecunoscut și, de asemenea, dezvoltă conceptul într-un evoluții interesante.

• "a doua cutie"

De exemplu, anul trecut, cercetătorii de la Universitatea Yale „au dat” pisicii lui Schrödinger o a doua cutie pentru ascunselea lui mortală. Pe baza acestei abordări, oamenii de știință au încercat să simuleze sistemul necesar pentru funcționarea unui computer cuantic. La urma urmei, după cum știți, una dintre principalele dificultăți în crearea acestui tip de mașină este necesitatea de a corecta erorile. Și, după cum se dovedește, utilizarea pisicilor lui Schrödinger este o modalitate promițătoare de a gestiona excesul de informații cuantice.

• "micro pisica"

Și în urmă cu doar câteva săptămâni, o echipă internațională de oameni de știință, condusă de experți ruși în domeniul opticii cuantice, a reușit să „crească” pisici Schrödinger microscopice pentru a avansa în căutarea graniței dintre lumea cuantică și cea clasică. Acesta este modul în care pisica lui Schrödinger îi ajută pe fizicieni să dezvolte tehnologii de comunicare cuantică și criptografie.

Pisica lui Schrödinger este o vedetă a culturii pop

Africa Studio / shutterstock.com

Dacă pisica nu poate scăpa din cutia sa nefericita, atunci a reușit să iasă din limitele conceptelor științifice și ale paginilor de cercetare. Și cum!

Caracterul unei pisici misterioase cu o soartă dificilă apare cu o consistență de invidiat în lucrările culturii populare. Astfel, pisica lui Schrödinger apare în cărțile lui Terry Pratchett, Fredrik Pohl, Douglas Adams și alții din întreaga lume. scriitori celebri. Desigur, a existat o mențiune despre pisică în proiecte populare de televiziune precum „The Big Bang Theory” și „Doctor Who”. Ca să nu mai vorbim de faptul că imaginea pisicii lui Schrödinger se regăsește constant în jocurile video și în versurile cântecelor. Și portalul de internet ThinkGeek a făcut deja o avere din vânzarea de tricouri cu inscripția pe o parte: „Pisica lui Schrodinger este în viață”, iar pe de altă parte - „Pisica lui Schrodinger este moartă”.

Pisicile o fac mai bine

De acord, poți urmări lucru uimitor: Cea mai faimoasă pisică științifică este doar un model vizualizat pentru testarea unei ipoteze. Cu toate acestea, participarea animalului de companie cu coadă la el a adăugat o cantitate semnificativă de poezie și farmec experimentului. Sau poate doar că pisicile fac totul mai bine? Foarte posibil.

Și amintiți-vă: ca urmare a experimentului lui Schrödinger, nicio pisică nu a fost rănită.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Mulți oameni au auzit ghicitoarea despre o pisică care, când a intrat într-o cutie, se afla în mai multe state deodată și nu era nici moartă, nici vie în același timp. Cei mai mulți dintre noi am auzit despre cadoul cu pisica nefericită, dar nu despre omul de știință care l-a inventat. Creatorul ghicitorii este un om de știință din Viena, Erwin Schrödinger.

Schrödinger s-a născut în ceea ce era atunci Austro-Ungaria într-o familie bogată. Tatăl lui Erwin a încurajat știința, iar bunicul său matern a fost chimist. Omul de știință a studiat bine la școală și a început să se gândească la întrebări serioase ale fizicii ca student. În acele zile, oamenii de știință au studiat comportamentul particulelor elementare descoperite atunci și au încercat să explice de ce comportamentul lor nu poate fi descris de legile fizicii clasice. Mulți teoreticieni au participat la discuții, dispute, au formulat diverse ipoteze etc. Schrödinger și-a propus viziunea despre natură. unde electromagnetice, descriindu-le cu o ecuație complexă. Fie ca o explicație matematică să necesite scrierea unei funcții complexe, teoria lui Schrödinger în cuvinte simple poate fi de asemenea explicat.

Esența teoriei lui Schrödinger

Astăzi se știe că doar comportamentul obiectelor macroscopice poate fi descris de legile fizicii clasice, iar cele care nu sunt vizibile cu ochiul liber nu le sunt deloc supuse. Teoria omului de știință poate fi aplicată doar acelor obiecte ale căror dimensiuni sunt comparabile cu dimensiunile moleculelor, atomilor și chiar particulelor elementare precum electronii, protonii și altele.

El a sugerat că particulele mici au două proprietăți simultan: materia (masă, extensie, viteză) și undele (amplitudine, frecvență etc.). Inițial, era greu de imaginat de ce se întâmpla asta. Prin urmare, toate învățăturile mecanicii clasice a lui Newton au trebuit să fie aruncate. Schrödinger credea că relația inseparabilă poate fi explicată folosind matematică prin scriere. Din punct de vedere matematic, omul de știință avea dreptate, dar explicația lui despre relația ca fizician s-a dovedit a fi incorectă. Fizicieni precum Heisenberg, Bohr, Einstein și Sommerfeld i-au respins opinia. De aici își are originea celebra ghicitoare despre pisică.

Percepția microlumii

Particulele care alcătuiesc un atom și atomii înșiși sunt atât de mici încât nu avem posibilitatea de a le estima empiric masa, volumul, viteza etc. parametrii fizici. Oamenii de știință pot înregistra doar dungi luminoase și modificări pe un film sensibil special și, folosind calcule, pot determina caracteristicile micro-obiectelor.

Folosind o funcție matematică, puteți descrie starea unei particule, dar este doar un instrument matematic, lipsit de sens fizic. Folosind funcția de undă pătrată, se poate determina doar probabilitatea cu care un microelement va apărea în volumul de spațiu obținut din valorile coordonatelor diferențiale. Acesta este singurul mod de a dezvălui în cuvinte simple esența teoriei lui Schrödinger, așa cum au văzut-o oameni de știință precum Einstein, Heisenberg și alții.

Pisica lui Schrödinger în cuvinte simple

Omul de știință însuși a argumentat constant, nerecunoscând nicio altă idee despre ecuația sa. El credea că, așa cum a fost derivat, este destul de clar, iar conceptul de probabilitate în sine este foarte vag. În opinia sa, micro-obiectele ar avea un impact asupra macrocosmosului dacă totul ar fi așa cum credeau oamenii de știință care nu erau de acord cu el. Ca o explicație vizuală a dreptății sale, a dat un exemplu cu o pisică și o cutie ai căror pereți nu vă permit să vedeți și să auziți ce se întâmplă în ea.

Această cutie conține o capsulă care se autodistruge cu otravă și doar un atom de element radioactiv. Probabilitatea ca un atom să se descompună în 1 oră este de 50%. În caz de degradare, se declanșează un senzor, care declanșează un mecanism conceput pentru a distruge balonul. Dar, deoarece este posibil să aflăm dacă dezintegrarea unui atom a avut loc doar experimental, nu se poate cunoaște dacă acest proces a avut loc sau nu. De asemenea, este imposibil să spunem cu siguranță dacă pisica a murit sau a rămas în viață. În consecință, înainte de a deschide cutia, se poate spune că este viu și mort în același timp, iar după deschiderea acesteia, se poate spune cu siguranță dacă a avut loc una dintre cele două posibilități. Deoarece nu există altă stare decât cea moartă sau vie pentru o pisică, inconsecvența teoriei cuantice a fost clar demonstrată. Prin urmare, în viitor, știința cuantică a stabilit câteva reguli pentru aplicabilitatea sa. În sfârșit, un videoclip despre pisica lui Schrödinger.