Schrödinger'in kedisi ünlü bir paradoksal deneydir. Schrödinger'in teorisi: açıklama, özellikler, deneyler ve uygulama

Utanarak bu ifadeyi duyduğumu ama ne anlama geldiğini, hatta hangi konuda kullanıldığını bilmediğimi itiraf etmek istiyorum. Size bu kedi hakkında internette okuduklarımı anlatayım... -

« Schrödinger'in kedisi" - bu, aynı zamanda ödüllü ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Nobel Ödülü. Bilim adamı bu hayali deney yardımıyla eksikliği göstermek istedi. kuantum mekaniği Atom altı sistemlerden makroskobik sistemlere geçiş sırasında.

Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayımlandı. İçinde deney, aşağıdakiler kullanılarak veya hatta kişileştirilerek anlatıldı:

Oldukça gülünç olan vakalar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin aşağıdaki şeytani makineyle (kedinin müdahalesine bakılmaksızın olması gereken) çelik bir odaya kilitlenmesine izin verin: Bir Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki, bir saatte yalnızca bir atom bozunabilir. ancak aynı şekilde büyük olasılıkla parçalanmayabilir; bu durumda okuma tüpü boşalır ve röle etkinleştirilerek hidrosiyanik asit şişesini kıran çekici serbest bırakır.

Tüm bu sistemi bir saatliğine kendi haline bırakırsak, atom parçalanmadığı sürece kedinin bu saatten sonra hayatta olacağını söyleyebiliriz. Atomun ilk parçalanması kediyi zehirler. Sistemin bir bütün olarak psi işlevi, bunu canlı ve ölü bir kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit parçalar halinde karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu tür durumlarda belirsizliğin başlangıçta sınırlı olması normaldir. atom dünyası, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilecek makroskobik belirsizliğe dönüştürülür. Bu, "bulanıklık modelinin" gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engelliyor. Bu kendi başına belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.

Başka bir deyişle:

1. Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği ve bir zehirli gaz kabı içeren bir mekanizma içerir. Deneysel parametreler, 1 saat içinde nükleer bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa gaz dolu bir kap açılır ve kedi ölür. Çekirdek çürümezse kedi hayatta ve sağlıklı kalır.
2. Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip şu soruyu soruyoruz: Kedi canlı mı ölü mü?
3. Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söylüyor gibi görünüyor (bkz. kuantum süperpozisyonu). Kutuyu açmadan önce kedi-çekirdek sistemi %50 olasılıkla “çekirdek çürümüş, kedi ölmüş” durumunda ve %50 olasılıkla “çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor” durumundadır. olasılık %50. Kutunun içinde oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
4. Modern Kopenhag yorumuna göre kedi herhangi bir ara durumu olmaksızın canlı/ölüdür. Ve çekirdeğin bozunma durumunun seçimi, kutunun açıldığı anda değil, çekirdek dedektöre girdiğinde bile gerçekleşir. Çünkü “kedi-dedektör-çekirdek” sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi, kutunun insan gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile ilişkilidir.

Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği gözlemlenmezse, durumu iki durumun bir karışımı ile tanımlanır - bozunmuş bir çekirdek ve çürümemiş bir çekirdek, dolayısıyla bir kutuda oturan ve bir atomun çekirdeğini kişileştiren bir kedi. aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Kutu açılırsa deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir: "çekirdek çürümüş, kedi ölmüş" veya "çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor."

İnsan dilindeki öz: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniği açısından kedinin hem canlı hem ölü olduğunu, bunun olamayacağını gösterdi. Bu nedenle kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.

Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir durumu seçer? Deneyin amacı, kuantum mekaniğinin, hangi koşullar altında dalga fonksiyonunun çöktüğünü ve kedinin ya öldüğünü ya da hayatta kaldığını ancak artık her ikisinin bir karışımı olmadığını belirten bazı kurallar olmadan eksik olduğunu göstermektir. Bir kedinin ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), atom çekirdeği için de aynı durum geçerli olacaktır. Çürümüş veya çürümemiş () olmalıdır.

Schrödinger'in düşünce deneyinin en yeni yorumlarından biri de "Teori" dizisinin kahramanı Sheldon Cooper'ın hikayesidir. büyük patlama" ("Big Bang Theory"), daha az eğitimli komşusu Penny için teslim etti. Sheldon'ın öyküsünün amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insan ilişkilerine uygulanabilmesidir. Bir erkek ile bir kadın arasında neler olduğunu, aralarında nasıl bir ilişki olduğunu anlamak için: iyi ya da kötü, kutuyu açmanız yeterli. O zamana kadar ilişki hem iyi hem de kötüdür.

Aşağıda Sheldon ve Penia arasındaki bu Big Bang Theory alışverişinin video klibi var.

Schrödinger'in illüstrasyonu en iyi örnek kuantum fiziğinin ana paradoksunu tanımlamak için: yasalarına göre, elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunur (uzun süredir acı çeken kediyi hatırlarsanız "canlı" ve "ölü"). Bu durumlara denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson () bu paradoksa çözümünü önerdi.

"-Ölçümler kuantum fiziği Mikroskobik sistemlerin (atomlar, fotonlar ve elektronlar) kuantum durumunun belirlendiği Geiger sayacı gibi belirli makroskobik cihazların çalışmasına dayanır. Kuantum teorisi, mikroskobik bir sistemi (parçacığı), sistemin iki farklı durumunu ayırt eden makroskobik bir cihaza bağlarsanız, o zaman cihazın (örneğin Geiger sayacı) kuantum dolanıklık durumuna gireceğini ve aynı zamanda kendisini iki durumda bulacağını ima eder. Aynı anda süperpozisyonlar. Ancak bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda kedinin, radyoaktif bir çekirdeğe bağlanan ve o çekirdeğin bozunma veya "bozunmama" durumunu belirleyen makroskobik bir cihaz, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda yaşayan bir kedi “çürümemenin” göstergesi, ölü bir kedi ise çürümenin göstergesi olacaktır. Ancak kuantum teorisine göre kedinin de çekirdek gibi yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda var olması gerekir.

Bunun yerine, fizikçiye göre kedinin kuantum durumu, atomun durumuyla dolanık olmalı, bu da kedilerin birbirleriyle "yerel olmayan bir ilişki" içinde oldukları anlamına geliyor. Yani, dolanık nesnelerden birinin durumu aniden tersine değişirse, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun çiftinin durumu da değişecektir. Hobson bunu yaparken bu kuantum teorisine atıfta bulunuyor.

“Kuantum dolaşıklık teorisinin en ilginç yanı, her iki parçacığın durumundaki değişikliğin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık veya elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi iletmeye zamanı olmaz. Yani aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, onun uzay tarafından iki parçaya bölünmüş bir nesne olduğunu söyleyebilirsiniz," diye açıklıyor Hobson.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Parçalanma meydana gelirse ölmüştür, parçalanma hiç olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç grup bilim adamı tarafından daha önerildiğini ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde gözden kaçırıldığını da ekleyelim. Hobson'a göre kuantum mekaniğinin paradokslarının çözümü, en azından teorik olarak, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gereklidir.

Schrödinger

Ancak kısa bir süre önce TEORİSTLER YERÇEKİMİNİN SCHRÖDINGER'İN KEDİSİNİ NASIL ÖLDÜRDÜĞÜNÜ AÇIKLADI, ancak bu daha karmaşık...-

Kural olarak fizikçiler, parçacıklar dünyasında süperpozisyonun mümkün olduğu, ancak kediler veya diğer makro nesnelerde imkansız olduğu olgusunu açıklıyorlar. çevre. Bir kuantum nesnesi bir alandan geçtiğinde veya rastgele parçacıklarla etkileşime girdiğinde, sanki ölçülmüş gibi hemen tek bir durumu varsayar. Bilim adamlarının inandığı gibi, süperpozisyon tam olarak bu şekilde yok ediliyor.

Ancak süperpozisyon durumundaki bir makro nesneyi diğer parçacıklar ve alanlarla olan etkileşimlerden izole etmek bir şekilde mümkün hale gelse bile, er ya da geç yine de tek bir duruma bürünecektir. En azından bu, Dünya yüzeyinde meydana gelen süreçler için geçerlidir.

“Yıldızlararası uzayda bir yerde belki bir kedinin şansı olabilir ama Dünya’da ya da herhangi bir gezegenin yakınında bu son derece düşük bir ihtimal. Ve bunun nedeni yerçekimidir," diye açıklıyor yeni çalışmanın baş yazarı, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden Igor Pikovsky ().

Viyana Üniversitesi'nden Pikovsky ve meslektaşları, yerçekiminin makro nesnelerin kuantum süperpozisyonları üzerinde yıkıcı bir etkiye sahip olduğunu ve bu nedenle makrokozmosta benzer fenomenleri gözlemlemediğimizi savunuyorlar. Temel kavram Bu arada, “Yıldızlararası” adlı uzun metrajlı filmde yeni bir hipotez.

Einstein'ın genel görelilik teorisi, son derece büyük bir nesnenin etrafındaki uzay-zamanı bükeceğini belirtir. Durumu daha küçük düzeyde düşünürsek, Dünya yüzeyine yakın bir yerde bulunan bir molekül için zamanın, gezegenimizin yörüngesinde yer alan bir moleküle göre biraz daha yavaş akacağını söyleyebiliriz.

Yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki etkisi nedeniyle, bu etkiden etkilenen bir molekül, konumunda bir sapma yaşayacaktır. Ve bu da onun iç enerjisini - molekül içindeki parçacıkların zamanla değişen titreşimlerini - etkilemelidir. Eğer bir molekül iki konumun kuantum süperpozisyonu durumuna getirilirse, o zaman konum ile konum arasındaki ilişki ortaya çıkar. iç enerji yakında molekülü uzaydaki iki konumdan yalnızca birini “seçmeye” zorlayacaktır.

“-Çoğu durumda, eşevresizlik olgusu aşağıdakilerle ilişkilidir: dış etki ancak bu durumda parçacıkların iç titreşimi, molekülün kendi hareketi ile etkileşime giriyor" diye açıklıyor Pikovsky.

Bu etki henüz gözlemlenmemiştir, çünkü diğer uyumsuzluk kaynakları aşağıdaki gibidir: manyetik alanlar, termal radyasyon ve titreşimler genellikle çok daha güçlüdür ve kuantum sistemlerinin yerçekiminden çok önce yok olmasına neden olur. Ancak deneyciler hipotezi test etmeye çalışıyorlar.

Benzer bir kurulum, yerçekiminin kuantum sistemlerini yok etme yeteneğini test etmek için de kullanılabilir. Bunu yapmak için, dikey ve yatay interferometreleri karşılaştırmak gerekli olacaktır: ilkinde, yolun farklı "yüksekliklerinde" zamanın genişlemesi nedeniyle süperpozisyon kısa süre içinde kaybolmalı, ikincisinde ise kuantum süperpozisyon kalabilir.

kaynaklar

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

İşte biraz daha sözde bilimsel: örneğin ve burada. Henüz bilmiyorsanız, ne olduğunu okuyun. Ve ne olduğunu öğreneceğiz

1935 yılında büyük fizikçi, Nobel ödüllü ve kuantum mekaniğinin kurucusu Erwin Schrödinger ünlü paradoksunu formüle etti.

Bilim adamı, belirli bir kediyi alıp "cehennem makinesi" ile birlikte opak çelik bir kutuya koyarsanız, bir saat içinde aynı anda hem canlı hem de ölü olacağını öne sürdü. Kutunun içindeki mekanizma şuna benzer: Geiger sayacının içinde, saatte yalnızca bir atoma bozunabilen mikroskobik miktarda radyoaktif madde vardır; aynı zamanda aynı olasılıkla bozulmayabilir. Çürüme meydana gelirse, kaldıraç mekanizması çalışacak ve çekiç, hidrosiyanik asit içeren kabı kıracak ve kedi ölecektir; çürüme yoksa kap sağlam kalacak ve kedi canlı ve sağlıklı olacaktır.

Bir kedi ve bir kutudan değil, atom altı parçacıkların dünyasından bahsediyor olsaydık, bilim adamları kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu söylerdi, ancak makrokozmosta böyle bir sonuç yanlıştır. Peki maddenin daha küçük parçacıklarından bahsederken neden bu tür kavramlarla çalışıyoruz?

Schrödinger'in çizimi, kuantum fiziğinin ana paradoksunu tanımlayan en iyi örnektir: kanunlarına göre, elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunur (hatırlarsanız "canlı" ve "ölü"). uzun süredir acı çeken kedi). Bu durumlara süperpozisyon denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson, bu paradoksa çözümünü önerdi.

“Kuantum fiziğindeki ölçümler, mikroskobik sistemlerin (atomlar, fotonlar ve elektronlar) kuantum durumunun belirlendiği Geiger sayacı gibi belirli makroskobik cihazların çalışmasına dayanır. Sistemden (parçacık) bazı makroskobik cihazlara, sistemin iki farklı durumunu ayırt etmesi durumunda cihaz (örneğin Geiger sayacı) kuantum dolanıklık durumuna girecek ve aynı zamanda kendisini iki süperpozisyonda bulacaktır. Bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda kedinin, radyoaktif bir çekirdeğe bağlanan ve o çekirdeğin bozunma veya "bozunmama" durumunu belirleyen makroskobik bir cihaz, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda yaşayan bir kedi “çürümemenin” göstergesi, ölü bir kedi ise çürümenin göstergesi olacaktır. Ancak kuantum teorisine göre kedinin de çekirdek gibi yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda var olması gerekir.

Fizikçi bunun yerine, kedinin kuantum durumunun atomun durumuyla dolanık olması gerektiğini, yani kedilerin birbirleriyle "yerel olmayan bir ilişki" içinde olmaları gerektiğini söylüyor. Yani, dolanık nesnelerden birinin durumu aniden tersine değişirse, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun çiftinin durumu da değişecektir. Hobson bunu yaparken bu kuantum teorisine atıfta bulunuyor.

“Kuantum dolaşıklık teorisinin en ilginç yanı, her iki parçacığın durum değişiminin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık ya da elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi iletmeye zamanı olmaz. Dolayısıyla bunun bir nesne olduğunu söyleyebiliriz. Hobson, aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun uzayın iki parçaya bölündüğünü söylüyor.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Parçalanma meydana gelirse ölmüştür, parçalanma hiç olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç grup bilim adamı tarafından daha önerildiğini ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde gözden kaçırıldığını da ekleyelim. Hobson, kuantum mekaniğinin paradokslarını en azından teorik olarak çözmenin, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gerekli olduğunu belirtiyor.

Heisenberg'in bize açıkladığı gibi, belirsizlik ilkesi nedeniyle, kuantum mikro dünyasındaki nesnelerin tanımı, Newton'un makro dünyasındaki nesnelerin olağan tanımından farklı bir niteliktedir. Mekanik hareketi tanımlamaya alışkın olduğumuz uzaysal koordinatlar ve hız yerine, örneğin bir topun ilerlemesi gibi. bilardo masası Kuantum mekaniğinde nesneler dalga fonksiyonu adı verilen fonksiyonla tanımlanır. “Dalganın” tepesi, ölçüm anında uzayda bir parçacık bulmanın maksimum olasılığına karşılık gelir. Böyle bir dalganın hareketi, bize kuantum sisteminin durumunun zamanla nasıl değiştiğini söyleyen Schrödinger denklemiyle tanımlanır.

Şimdi kedi hakkında. Herkes kedilerin kutularda saklanmayı sevdiğini bilir (). Erwin Schrödinger de biliyordu. Üstelik tamamen İskandinav fanatizmiyle bu özelliği ünlü bir düşünce deneyinde kullanmıştı. İşin özü, bir kedinin cehennemi bir makineyle birlikte bir kutuya kilitlenmesiydi. Makine bir röle aracılığıyla örneğin radyoaktif olarak bozunan bir madde gibi bir kuantum sistemine bağlanır. Çürüme olasılığı bilinmektedir ve %50'dir. Cehennem makinesi, sistemin kuantum durumu değiştiğinde (çürüme meydana geldiğinde) ve kedi tamamen öldüğünde tetiklenir. “Kedi-kutu-cehennem makinesi-kuanta” sistemini bir saatliğine kendi haline bırakırsanız ve bir kuantum sisteminin durumunun olasılıklarla tanımlandığını hatırlarsanız, o zaman kedinin hayatta olup olmamasının neye bağlı olduğu ortaya çıkar. şu anda zaman, muhtemelen işe yaramayacaktır, tıpkı bir madalyonun yazı veya tura düşeceğini önceden doğru bir şekilde tahmin etmenin mümkün olmayacağı gibi. Paradoks çok basit: Bir kuantum sistemini tanımlayan dalga fonksiyonu bir kedinin iki durumunu karıştırır; kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür, tıpkı bağlı bir elektronun uzayda kendisinden eşit uzaklıktaki herhangi bir yere eşit olasılıkla yerleştirilebilmesi gibi. atom çekirdeği. Eğer kutuyu açmazsak kedinin ne durumda olduğunu tam olarak bilemeyiz. Bir atom çekirdeğinin gözlemlerini (ölçümlerini okumadan) yapmadan, onun durumunu yalnızca iki durumun üst üste binmesi (karışımı) ile tanımlayabiliriz: bozunmuş ve bozunmamış çekirdek. Nükleer bağımlılığa sahip bir kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir durumu seçer?

Deneyin Kopenhag yorumu bize, sistemin bir durumlar karışımı olmaktan çıktığını ve bir gözlem gerçekleştiği anda bu durumlardan birini seçtiğini, bunun da bir ölçüm olduğunu (kutu açılır) söyler. Yani, ölçüm gerçeği fiziksel gerçekliği değiştirerek dalga fonksiyonunun çökmesine yol açar (kedi ya ölür ya da hayatta kalır, ancak ikisinin karışımı olmaktan çıkar)! Bir düşünün, deney ve ona eşlik eden ölçümler etrafımızdaki gerçekliği değiştiriyor. Kişisel olarak bu gerçek beynimi alkolden çok daha fazla rahatsız ediyor. Ünlü Steve Hawking de bu paradoksu yaşamakta zorlanıyor ve Schrödinger'in kedisini duyduğunda elini Browning'e uzattığını tekrarlıyor. Seçkin teorik fizikçinin tepkisinin ciddiyeti, ona göre, dalga fonksiyonunun çöküşünde (onu iki olasılıktan birine çökertme) gözlemcinin rolünün büyük ölçüde abartılmasından kaynaklanmaktadır.

Elbette, Profesör Erwin 1935'te kedi işkencesini tasarladığında bu, kuantum mekaniğinin kusurlarını göstermenin ustaca bir yoluydu. Aslında bir kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olması mümkün değildir. Deneyin yorumlarından birinin bir sonucu olarak, makro dünyanın yasalarıyla (örneğin, termodinamiğin ikinci yasası - kedi ya canlı ya da ölüdür) mikro dünya arasında bir çelişki olduğu ortaya çıktı. dünya (kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür).

Yukarıdakiler pratikte kullanılır: kuantum hesaplama ve kuantum kriptografisinde. İki durumun süperpozisyonundaki bir ışık sinyali, fiber optik kablo aracılığıyla gönderilir. Saldırganlar kablonun ortasında bir yere bağlanırsa ve iletilen bilgiyi gizlice dinlemek için oraya bir sinyal vuruşu yaparsa, bu durum dalga fonksiyonunu çökertecektir (Kopenhag yorumu açısından gözlem yapılacaktır) ve ışık eyaletlerden birine girecek. Kablonun alıcı ucunda istatistiksel ışık testleri gerçekleştirerek, ışığın durumların süperpozisyonunda mı olduğunu yoksa daha önce gözlemlenip başka bir noktaya iletilip aktarılmadığını tespit etmek mümkün olacaktır. Bu, tespit edilemeyen sinyal müdahalesini ve gizlice dinlenmeyi engelleyen iletişim araçlarının yaratılmasını mümkün kılar.

Schrödinger'in düşünce deneyinin daha yeni bir yorumu da Büyük Patlama Teorisi'nin kahramanı Sheldon Cooper'ın daha az eğitimli komşusu Penny'ye anlattığı bir hikayedir. Sheldon'ın öyküsünün amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insan ilişkilerine uygulanabilmesidir. Bir erkek ile bir kadın arasında neler olduğunu, aralarında nasıl bir ilişki olduğunu anlamak için: iyi ya da kötü, kutuyu açmanız yeterli. O zamana kadar ilişki hem iyi hem de kötüdür.

Schrödinger'in kedisi, insanlığın çok sevdiği kedilerin, kedilerin, kedilerin, kedilerin en gizemlisidir. Milyonlarca günlük izlenmeyle World Wide Web'e yayılan viral kedi videoları ve reklam panolarındaki sevimli kedi yavrularının resimleri, herhangi bir ürünü satın almamızı sağlayabilir. Bilimi popülerleştirme alanının da kendi bıyıklı ve çizgili kahramanları var. Daha doğrusu Schrödinger'in kedisi. Kuantum mekaniğiyle ilgili olmasanız bile mutlaka bunu duymuşsunuzdur. Peki neden neredeyse yüz yıl ünlü kedi fizikçilerin ve söz yazarlarının peşini bırakmaz ve aynı zamanda modern bilimin en merak edilen nesnelerinden biri haline gelir. popüler kültür?

Bir metafor olarak Schrödinger'in kedisi

Her ne kadar kulağa çelişkili gelse de, Avusturyalı teorik fizikçi ve Nobel Ödülü sahibi Erwin Schrödinger, en gizemli kedinin sahibi değil, “babasıdır”. Nihayet Schrödinger'in kedisi bir düşünce deneyi, teorik bir paradoks ve kuantum süperpozisyonunu tanımlamak için gerçekten şaşırtıcı bir metafor.

Bir kedi var mıydı?

"Schrödinger'in kedisi var mıydı?" hala açık kalıyor. Her ne kadar bazı kaynaklara göre, ilk baskılardan birinde FizikBugün bilim adamının evcil kedisi Milton'la birlikte çekilmiş bir fotoğrafı var. Öte yandan, Erwin Schrödinger'in varsayımsal deneyini anlattığı 1935 tarihli makalenin orijinal metninde, bu bir kedi değil, bir kedidir (die Katze). Fizikçi neden konseptinin ana karakteri olarak bir kedi temsilcisini seçti? Kedi nasıl kediye dönüştü? Bu soruların retorik kalmaya mahkum olduğu görülüyor.

Schrödinger'in kedisinin ölme ihtimali %50

Tasarım / Shutterstock.com

Bununla birlikte, araştırmacının ilham kaynağı kişisel evcil hayvanıysa, görünüşe göre bunun nedeni, bir kedinin kırdığı bir vazo veya hasar görmüş duvar kağıdıydı. Çünkü deney sırasında Schrödinger'in kedisinin yaptığı asıl şey çelik bir kutuya kilitlenmek ve... ölmekti. Doğru,% 50 olasılıkla. Daha doğrusu, zavallı hayvanın yanı sıra, kutunun içine radyoaktif bir çekirdek ve zehirli gaz içeren bir kap içeren özel bir mekanizma yerleştiriliyor. Çekirdek parçalanırsa mekanizma tetiklenir ve kedi, açığa çıkan gaz nedeniyle ölür. Eğer işe yaramazsa yaşar. Ancak onun kaderini yalnızca kutuyu açan gözlemci bilebilir. O zamana kadar kedi hem canlı hem de ölüdür.

Kedi olmadan kuantum mekaniği aynı değildir

İlk bakışta paradoksal olan tüm bu durum, kuantum mekaniğinin hükümlerinden birini açıkça göstermektedir. Ona göre atom çekirdeği aynı anda tüm olası durumlarda bulunur: bozunma ve bozunmama. Eğer atom hakkında hiçbir gözlem yapılmazsa, onun durumu bu iki özelliğin bir karışımı ile tanımlanır. Bu nedenle, kedinin bir atomun çekirdeği olduğunu okuyun, hem canlı hem de ölüdür. Ve bu kesinlikle imkansızdır. Bu, kuantum mekaniğinin, kedinin kaderinin açıkça belli olduğu koşulları belirleyen bazı kurallardan yoksun olduğu anlamına gelir.

Schrödingr'in kedisi: çeşitleri

Efsanevi kedinin başına gelenlerin anlamının bu kadar farklı olması şaşırtıcı değil. çelik kutuçeşitli yorumları vardır.

• Kopenhag çeşidi

Yazarları Niels Bohr ve Werner Heisenberg olan kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumu var. Buna göre kedi, gözlemciden bağımsız olarak her iki durumda da kalır. Sonuçta belirleyici an, çekmece açıldığında değil, mekanizma tetiklendiğinde ortaya çıkar. Yani hayvan gazdan çoktan ölmüştür ama kutu hâlâ kilitlidir. Başka bir deyişle Kopenhag yorumunda “ölü-canlı” durumu yoktur çünkü bu, çekirdeğin bozunmasına tepki veren bir detektör tarafından belirlenir.

• Everett çeşidi

Ayrıca birçok dünyalar yorumu veya Everett yorumu da vardır. Schrödinger'in kedisiyle yaşadığı deneyimi, kutunun açıldığı anda bölünen iki ayrı dünya olarak yorumluyor. Bir evrende kedi canlı ve sağlıklı, diğerinde ise deneyden sağ çıkamadı.

• "kuantum intiharı"

Öyle ya da böyle, zavallı kedi Schrödinger birçok fizikçi tarafından "eziyet gördü". Örneğin bazıları, kedinin durumunu hayvanın bakış açısından ele almayı önerdiler - sonuçta o, ölü mü yoksa diri mi olduğunu dünyadaki tüm fizikçilerden daha iyi biliyor. Gerçekten bununla tartışamazsınız. Bu yaklaşıma "kuantum intiharı" denir ve varsayımsal olarak bu yorumlardan hangisinin doğru olduğunu kontrol etmenize olanak tanır.

Herkes kendi çeşidini yetiştirebilir

Modern fizik bilimine bakarsanız, araştırma sayfalarında Schrödinger'in uzun süredir acı çeken kedisinin yaşayan herkesten daha canlı olduğunu güvenle söyleyebilirsiniz. Bilim insanları zaman zaman bu çok iyi bilinen paradoksa çözüm önerileri sunuyor, aynı zamanda çok kapsamlı bir çerçeve içerisinde kavram geliştiriyorlar. ilginç gelişmeler.

• "ikinci kutu"

Örneğin geçen yıl Yale Üniversitesi'ndeki araştırmacılar Schrödinger'in kedisine ölümcül saklambaç yapması için ikinci bir kutu "verdiler". Bu yaklaşıma dayanarak bilim adamları bir kuantum bilgisayarın çalışması için gerekli sistemi simüle etmeye çalıştılar. Sonuçta, bildiğiniz gibi, bu tür bir makine yaratmanın ana zorluklarından biri, hataları düzeltme ihtiyacıdır. Ve Schrödinger'in kedilerini kullanmanın aşırı kuantum bilgisini yönetmenin umut verici bir yolu olduğu ortaya çıktı.

• "mikro kedi"

Ve sadece birkaç hafta önce, kuantum optiği alanında Rus uzmanların liderliğindeki uluslararası bir bilim insanı ekibi, kuantum ve klasik dünyalar arasındaki sınır arayışında ilerlemek için mikroskobik Schrödinger kedilerini "üretmeyi" başardı. Schrödinger'in kedisi fizikçilerin kuantum iletişim teknolojilerini ve kriptografiyi geliştirmelerine bu şekilde yardımcı oluyor.

Schrödinger'in kedisi bir popüler kültür yıldızı

Afrika Stüdyosu / Shutterstock.com

Eğer kedi talihsiz kutusundan kaçamazsa bilimsel kavramların ve araştırma sayfalarının sınırlarının dışına çıkmayı başarmış demektir. Ve nasıl!

Zor bir kaderi olan gizemli bir kedinin karakteri, popüler kültür eserlerinde kıskanılacak bir tutarlılıkla karşımıza çıkıyor. Böylece Schrödinger'in kedisi Terry Pratchett, Fredrik Pohl, Douglas Adams ve dünya çapındaki diğer yazarların kitaplarında yer alıyor. ünlü yazarlar. Elbette “The Big Bang Theory” ve “Doctor Who” gibi popüler televizyon projelerinde de kediden bahsediliyordu. Schrödinger'in kedisinin görselinin video oyunlarında ve şarkı sözlerinde sürekli olarak bulunduğunu belirtmeye bile gerek yok. Ve ThinkGeek İnternet portalı, bir tarafında "Schrödinger'in Kedisi Hayatta", diğer tarafında ise "Schrödinger'in Kedisi Öldü" yazan tişörtlerin satışından şimdiden bir servet kazandı.

Kediler bunu daha iyi yapar

katılıyorum izleyebilirsin inanılmaz şey: En ünlü bilimsel kedi, bir hipotezi test etmek için kullanılan görselleştirilmiş bir modeldir. Ancak kuyruklu evcil hayvanın katılımı deneye önemli miktarda şiir ve çekicilik kattı. Ya da belki kediler her şeyi daha iyi yapıyordur? Oldukça mümkün.

Ve unutmayın: Schrödinger'in deneyinin sonucunda tek bir kedi bile zarar görmedi.

Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.

Pek çok kişi, bir kutuya girdiğinde aynı anda birden fazla durumda olan ve aynı anda ne ölü ne de canlı olan bir kedi hakkındaki bilmeceyi duymuştur. Çoğumuz talihsiz kedi hediyesini duymuşuzdur, ancak onu icat eden bilim adamını duymamışızdır. Bilmecenin yaratıcısı Viyanalı bilim adamı Erwin Schrödinger'dir.

Schrödinger, o zamanlar Avusturya-Macaristan'da zengin bir ailede doğdu. Erwin'in babası bilimi teşvik ediyordu ve anne tarafından büyükbabası bir kimyagerdi. Bilim adamı okulda iyi çalıştı ve öğrenci olarak ciddi fizik soruları hakkında düşünmeye başladı. O günlerde bilim adamları, keşfedilen temel parçacıkların davranışlarını inceliyor ve davranışlarının neden klasik fizik yasalarıyla açıklanamayacağını açıklamaya çalışıyorlardı. Pek çok teorisyen tartışmalara katıldı, tartışmalara katıldı, çeşitli hipotezler ileri sürdü vb. Schrödinger doğa vizyonunu önerdi elektromanyetik dalgalar bunları karmaşık bir denklemle açıklıyoruz. Matematiksel bir açıklamanın karmaşık bir fonksiyon yazmayı gerektirmesine izin verin, Schrödinger'in teorisi basit kelimelerle da açıklanabilir.

Schrödinger'in teorisinin özü

Günümüzde klasik fizik yasalarıyla yalnızca makroskobik nesnelerin davranışlarının tanımlanabileceği, çıplak gözle görülmeyenlerin ise bunlara hiç tabi olmadığı bilinmektedir. Bilim adamının teorisi yalnızca boyutları moleküllerin, atomların ve hatta elektronlar, protonlar ve diğerleri gibi temel parçacıkların boyutlarıyla karşılaştırılabilecek nesnelere uygulanabilir.

Küçük parçacıkların aynı anda iki özelliğe sahip olduğunu öne sürdü: madde (kütle, uzama, hız) ve dalgalar (genlik, frekans vb.). Başlangıçta bunun neden olduğunu hayal etmek zordu. Bu nedenle Newton'un klasik mekaniğinin tüm öğretilerinin bir kenara atılması gerekiyordu. Schrödinger, ayrılmaz ilişkinin matematik kullanılarak yazıyla açıklanabileceğine inanıyordu. Matematiksel açıdan bakıldığında bilim adamı haklıydı, ancak bir fizikçi olarak ilişkiye ilişkin açıklamasının yanlış olduğu ortaya çıktı. Heisenberg, Bohr, Einstein ve Sommerfeld gibi fizikçiler onun görüşünü yalanladılar. Kediyle ilgili ünlü bilmecenin ortaya çıktığı yer burasıdır.

Mikro dünyanın algılanması

Bir atomu oluşturan parçacıklar ve atomların kendisi o kadar küçüktür ki onların kütlesini, hacmini, hızını vb. ampirik olarak tahmin etme fırsatımız yoktur. fiziksel parametreler. Bilim insanları yalnızca özel ve hassas bir film üzerine hafif şeritleri ve değişiklikleri kaydedebiliyor ve hesaplamalar kullanarak mikro nesnelerin özelliklerini belirleyebiliyor.

Matematiksel bir fonksiyon kullanarak bir parçacığın durumunu tanımlayabilirsiniz, ancak bu yalnızca matematiksel bir araçtır ve fiziksel anlamdan yoksundur. Kare dalga fonksiyonunu kullanarak, yalnızca diferansiyel koordinat değerlerinden elde edilen uzay hacminde bir mikro elementin görünme olasılığı belirlenebilir. Einstein, Heisenberg ve diğer bilim adamlarının gördüğü şekliyle Schrödinger'in teorisinin özünü basit kelimelerle ortaya çıkarmanın tek yolu budur.

Basit kelimelerle Schrödinger'in kedisi

Bilim adamının kendisi, denklemiyle ilgili başka bir fikir tanımadan sürekli tartışıyordu. Türetildiği haliyle oldukça açık olduğuna ve olasılık kavramının kendisinin de çok belirsiz olduğuna inanıyordu. Ona göre, her şey onunla aynı fikirde olmayan bilim adamlarının inandığı gibi olsaydı, mikro nesnelerin makrokozmos üzerinde etkisi olurdu. Haklılığının görsel bir açıklaması olarak, duvarları içinde olup biteni görmenize ve duymanıza izin vermeyen bir kedi ve bir kutu ile örnek verdi.

Bu kutu, içinde zehir ve yalnızca bir radyoaktif element atomu bulunan, kendi kendini yok eden bir kapsül içerir. Bir atomun 1 saatte bozunma olasılığı %50'dir. Çürüme durumunda, şişeyi yok etmek için tasarlanmış bir mekanizmayı tetikleyen bir sensör tetiklenir. Ancak bir atomun bozunmasının gerçekleşip gerçekleşmediğini ancak deneysel olarak öğrenmek mümkün olduğundan, bu sürecin gerçekleşip gerçekleşmediği bilinemez. Kedinin öldüğünü veya hayatta kaldığını kesin olarak söylemek de mümkün değil. Buna göre kutuyu açmadan önce aynı anda hem ölü hem de diri olduğu söylenebilir, açıldıktan sonra ise iki ihtimalden birinin gerçekleşip gerçekleşmediği kesin olarak söylenebilir. Bir kedi için ölü ya da diri dışında başka bir durum bulunmadığına göre kuantum teorisinin tutarsızlığı açıkça ortaya konmuştur. Bu nedenle gelecekte kuantum bilimi uygulanabilirliği için bazı kurallar belirledi. Son olarak Schrödinger'in kedisi ile ilgili bir video.