Det finns en liten mängd radioaktivt ämne, så liten, inom en timme Kanske endast en atom kommer att sönderfalla, men med samma sannolikhet kanske den inte sönderfaller; om detta händer, töms läsröret och reläet aktiveras, vilket släpper hammaren, som bryter kolven med cyanvätesyra. Om du lämnar hela systemet för sig själv i en timme, då kan vi säga att katten kommer att vara vid liv efter denna tid, så snart som atomen kommer inte att sönderfalla. Den allra första sönderdelningen av atomen skulle förgifta katten. Systemets psi-funktion som helhet kommer att uttrycka detta genom att blanda eller smeta en levande och en död katt (ursäkta uttrycket) i lika delar.
Det är typiskt i sådana fall att osäkerheten initialt begränsas atomvärlden, omvandlas till makroskopisk osäkerhet, vilket kan vara utslagen genom direkt observation. Detta hindrar oss från att naivt acceptera "oskärpa modellen" som återspeglar verkligheten. Detta betyder i sig inget oklart eller motsägelsefullt. Det är skillnad på ett suddigt eller ofokuserat foto och ett foto av moln eller dimma.
Originaltext(tyska)
Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren. Eine Katze wird in eine Stahlkammer gesperrt, zusammen mit folgender Höllenmaschine (die man gegen den direkten Zugriff der Katze sichern muß): in einem Geigerschen Zählrohr befindet sich eine winzige Menge radioaktiver Substanz, så wenig, daß im Laufe einer Stunde vielleicht eines von den Atomen zerfällt, ebenso wahrscheinlich aber auch keines; geschieht es, så spricht das Zählrohr an und betätigt über ein Relais ein Hämmerchen, das ein Kölbchen mit Blausäure zertrümmert. Hat man dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen, so wird man sich sagen, daß die Katze noch lebt, wenn inzwischen kein Atom zerfallen ist. Der erste Atomzerfall würde sie vergiftet haben. Die ψ -Funktion des ganzen Systems würde das so zum Ausdruck bringen, daß in ihr die lebende und die tote Katze (s.v.v.) zu gleichen Teilen gemischt oder verschmiert sind.
Das Typische an solchen Fällen ist, daß eine ursprünglich auf den Atombereich beschränkte Unbestimmtheit sich in grobsinnliche Unbestimmtheit umsetzt, die sich dann durch direkt Beobachtung entscheiden läßt. Das hindert uns, in so naiver Weise ein “verwaschenes Modell” as Abbild der Wirklichkeit gelten zu lassen. An sich enthielte es nichts Unklares oder Widerspruchsvolles. Es ist ein Unterschied zwischen einer verwackelten oder unscharf eingestellten Photographie und einer Aufnahme von Wolken und Nebelschwaden.
Enligt kvantmekaniken, om ingen observation görs av kärnan, så beskrivs dess tillstånd av en superposition (blandning) av två tillstånd - en sönderfallen kärna och en odörd kärna, därför är en katt som sitter i en låda både levande och död samtidigt. Om lådan öppnas kan försöksledaren bara se ett specifikt tillstånd - "kärnan har förfallit, katten är död" eller "kärnan har inte förfallit, katten lever."
Frågan lyder så här: när upphör ett system att existera som en blandning av två tillstånd och väljer ett specifikt? Syftet med experimentet är att visa att kvantmekaniken är ofullständig utan några regler som anger under vilka förhållanden vågfunktionen kollapsar, och katten antingen blir död eller förblir vid liv, men upphör att vara en blandning av båda.
Eftersom det är klart att en katt måste vara antingen levande eller död (det finns inget tillstånd som kombinerar liv och död), kommer detta att vara liknande för atomkärnan. Den måste vara antingen förfallen eller oförfallen.
I stora komplexa system som består av många miljarder atomer uppstår dekoherens nästan omedelbart, och av denna anledning kan en katt inte vara både död och levande under någon mätbar tid. Dekoherensprocessen är en väsentlig del av experimentet.
Den ursprungliga artikeln publicerades 1935. Syftet med artikeln var att diskutera Einstein–Podolsky–Rosen-paradoxen (EPR), publicerad av Einstein, Podolsky och Rosen tidigare samma år. Artiklarna i EPR och Schrödinger betecknade märklig natur"kvantentanglement" (tyska Verschränkung, engelska quantum entanglement, en term som introducerats av Schrödinger), karakteristisk för kvanttillstånd som är en överlagring av tillstånden i två system (till exempel två subatomära partiklar).
Köpenhamnstolkning
Faktum är att Hawking och många andra fysiker är av den åsikten att Köpenhamnsskolans tolkning av kvantmekaniken är omotiverad när det gäller att betona observatörens roll. Den slutliga enigheten bland fysiker i denna fråga har fortfarande inte uppnåtts.
Parallellisering av världar vid varje tidpunkt motsvarar en äkta icke-deterministisk automat, i motsats till en probabilistisk sådan, när vid varje steg en av de möjliga vägarna väljs beroende på deras sannolikhet.
Wigners paradox
Detta är en komplicerad version av Schrödingers experiment. Eugene Wigner introducerade kategorin "vänner". Efter att ha avslutat experimentet öppnar försöksledaren lådan och ser en levande katt. Kattens tillståndsvektor i ögonblicket för att öppna lådan går in i tillståndet "kärnan har inte förfallit, katten lever." Således, i laboratoriet erkändes katten som vid liv. Utanför laboratoriet är Vän. Vän vet inte ännu om katten är vid liv eller död. Vän erkänner katten som levande först när försöksledaren berättar för honom resultatet av experimentet. Men alla andra Vänner katten har ännu inte erkänts som vid liv och kommer bara att kännas igen när de får veta resultatet av experimentet. Alltså kan katten bara kännas igen som helt levande (eller helt död) när alla människor i universum känner till resultatet av experimentet. Fram till detta ögonblick, på det stora universums skala, förblir katten, enligt Wigner, vid liv och död samtidigt
Det fanns en sorts "sekundär" kvalitet. Själv sysslade han sällan med ett specifikt vetenskapligt problem. Hans favoritgenre av arbete var svar på någon annans vetenskapliga forskning, utveckling av detta arbete eller kritik av det. Trots att Schrödinger själv var individualist till sin natur behövde han alltid någon annans tanke, stöd för fortsatt arbete. Trots detta märkliga tillvägagångssätt lyckades Schrödinger göra många upptäckter.
Biografisk information
Schrödingers teori är nu inte bara känd för studenter vid fysik- och matematikavdelningar. Det kommer att vara av intresse för alla som är intresserade av populärvetenskap. Denna teori skapades av den berömda fysikern E. Schrödinger, som gick till historien som en av skaparna av kvantmekaniken. Forskaren föddes den 12 augusti 1887 i familjen till ägaren av en vaxduksfabrik. Den framtida vetenskapsmannen, känd över hela världen för sin gåta, var förtjust i botanik och teckning som barn. Hans första mentor var hans far. 1906 började Schrödinger sina studier vid universitetet i Wien, under vilka han började beundra fysik. När den första kom världskrig, forskaren gick för att tjänstgöra som artillerist. I ledig tid studerade Albert Einsteins teorier.
I början av 1927 hade en dramatisk situation utvecklats inom vetenskapen. E. Schrödinger trodde att grunden för teorin om kvantprocesser borde vara idén om vågkontinuitet. Heisenberg, tvärtom, trodde att grunden för detta kunskapsområde borde vara begreppet diskret av vågor, såväl som idén om kvantsprång. Niels Bohr accepterade inte någon av positionerna.
Framsteg inom vetenskapen
Schrödinger fick Nobelpriset för sitt skapande av begreppet vågmekanik 1933. Men uppfostrad i klassisk fysiks traditioner kunde forskaren inte tänka i andra kategorier och ansåg inte att kvantmekaniken var en fullfjädrad kunskapsgren. Han kunde inte vara nöjd med det dubbla beteendet hos partiklar, och han försökte reducera det uteslutande till vågbeteende. I sin diskussion med N. Bohr uttryckte Schrödinger det så här: "Om vi planerar att bevara dessa kvantsprång inom vetenskapen, så ångrar jag i allmänhet att jag kopplade ihop mitt liv med atomfysik."
Fortsatt arbete av forskaren
Dessutom var Schrödinger inte bara en av skaparna av modern kvantmekanik. Det var han som var vetenskapsmannen som introducerade termen "beskrivningens objektivitet" i vetenskapligt bruk. Det här är en möjlighet vetenskapliga teorier beskriva verkligheten utan medverkan av en observatör. Hans ytterligare forskning ägnades åt relativitetsteorin, termodynamiska processer och olinjär Born-elektrodynamik. Forskare har också gjort flera försök att skapa en enhetlig fältteori. Dessutom talade E. Schrödinger sex språk.
Den mest kända gåtan
Schrödingers teori, där samma katt förekommer, växte fram ur vetenskapsmannens kritik av kvantteorin. Ett av dess huvudpostulat säger att medan systemet inte observeras är det i ett tillstånd av överlagring. Nämligen i två eller flera tillstånd som utesluter varandras existens. Superpositionstillståndet inom vetenskapen har följande definition: detta är förmågan hos ett kvant, som också kan vara en elektron, foton, eller till exempel kärnan i en atom, att samtidigt vara i två tillstånd eller till och med på två punkter i rymden i ett ögonblick då ingen observerar det.
Objekt i olika världar
Det är väldigt svårt för en vanlig människa att förstå en sådan definition. När allt kommer omkring, varje föremål materiella världen kan vara antingen vid en punkt i rymden eller vid en annan. Detta fenomen kan illustreras enligt följande. Observatören tar två lådor och lägger en tennisboll i en av dem. Det kommer att vara tydligt att det är i den ena lådan och inte i den andra. Men om du lägger en elektron i en av behållarna, kommer följande påstående att vara sant: denna partikel är samtidigt i två lådor, oavsett hur paradoxalt det kan verka. På samma sätt finns inte en elektron i en atom vid en strikt definierad punkt vid ett eller annat tillfälle. Den roterar runt kärnan, som ligger på alla punkter i omloppsbanan samtidigt. Inom vetenskapen kallas detta fenomen för ett "elektronmoln".
Vad ville forskaren bevisa?
Således implementeras beteendet hos små och stora föremål enligt helt andra regler. I kvantvärlden finns det några lagar, och i makrovärlden - helt andra. Det finns dock inget koncept som skulle förklara övergången från världen av materiella föremål som är bekanta för människor till mikrovärlden. Schrödingers teori skapades för att påvisa otillräckligheten i forskning inom fysikområdet. Forskaren ville visa att det finns en vetenskap vars mål är att beskriva små föremål, och det finns ett kunskapsområde som studerar vanliga föremål. Till stor del tack vare vetenskapsmannens arbete delades fysiken upp i två områden: kvant och klassisk.
Schrödingers teori: beskrivning
Forskaren beskrev sitt berömda tankeexperiment 1935. När Schrödinger utförde det förlitade sig på superpositionsprincipen. Schrödinger betonade att så länge vi inte observerar fotonen kan den vara antingen en partikel eller en våg; både röd och grön; både runda och fyrkantiga. Denna princip om osäkerhet, som direkt följer av begreppet kvantdualism, användes av Schrödinger i sin berömda gåta om katten. Innebörden av experimentet i korthet är följande:
- En katt placeras i en stängd låda, samt en behållare som innehåller cyanväte och ett radioaktivt ämne.
- Kärnan kan sönderfalla inom en timme. Sannolikheten för detta är 50%.
- Om en atomkärna sönderfaller kommer den att registreras av en geigerräknare. Mekanismen kommer att fungera, och giftlådan kommer att brytas. Katten kommer att dö.
- Om förfall inte inträffar, kommer Schrödingers katt att vara vid liv.
Enligt denna teori, tills katten observeras, är den samtidigt i två tillstånd (död och levande), precis som kärnan i en atom (förmultnat eller inte sönderfallit). Naturligtvis är detta endast möjligt enligt kvantvärldens lagar. I makrokosmos kan en katt inte vara både levande och död samtidigt.
Observatörens paradox
För att förstå kärnan i Schrödingers teori är det också nödvändigt att förstå observatörens paradox. Dess betydelse är att objekt i mikrovärlden kan vara i två tillstånd samtidigt endast när de inte observeras. Till exempel är det så kallade "Experimentet med 2 slitsar och en observatör" känt inom vetenskapen. Forskarna riktade en elektronstråle mot en ogenomskinlig platta där två vertikala slitsar gjordes. På skärmen bakom plattan målade elektronerna ett vågmönster. Med andra ord lämnade de svarta och vita ränder. När forskarna ville observera hur elektroner flög genom slitsarna visade partiklarna bara två vertikala ränder på skärmen. De betedde sig som partiklar, inte som vågor.
Köpenhamns förklaring
Den moderna förklaringen av Schrödingers teori kallas Köpenhamns. Utifrån observatörens paradox låter det så här: så länge ingen observerar kärnan i en atom i systemet, är den samtidigt i två tillstånd - sönderfallen och oförtappad. Men påståendet att en katt är levande och död samtidigt är extremt felaktig. När allt kommer omkring, i makrokosmos observeras aldrig samma fenomen som i mikrokosmos.
Därför talar vi inte om "katt-kärnan" -systemet, utan om det faktum att Geigerräknaren och atomkärnan är sammankopplade. Kärnan kan välja ett eller annat tillstånd i det ögonblick då mätningar görs. Detta val sker dock inte i det ögonblick då försöksledaren öppnar lådan med Schrödingers katt. Faktum är att öppningen av lådan sker i makrokosmos. Med andra ord i ett system som är väldigt långt från atomvärlden. Därför väljer kärnan sitt tillstånd exakt i det ögonblick då den träffar Geigerräknarens detektor. Erwin Schrödinger beskrev alltså inte systemet tillräckligt fullständigt i sitt tankeexperiment.
Allmänna slutsatser
Det är alltså inte helt korrekt att koppla ihop makrosystemet med den mikroskopiska världen. I makrokosmos förlorar kvantlagarna sin kraft. En atoms kärna kan vara i två tillstånd samtidigt endast i mikrokosmos. Detsamma kan inte sägas om katten, eftersom den är ett objekt i makrokosmos. Därför verkar det bara vid första anblicken att katten går från en superposition till ett av tillstånden i det ögonblick som lådan öppnas. I verkligheten bestäms dess öde i det ögonblick då atomkärnan interagerar med detektorn. Slutsatsen kan dras som följer: systemets tillstånd i Erwin Schrödingers gåta har ingenting med personen att göra. Det beror inte på experimentatorn, utan på detektorn - objektet som "observerar" kärnan.
Fortsättning på konceptet
Schrödinger teori med enkla ord beskrivs enligt följande: medan observatören inte tittar på systemet kan det vara i två tillstånd samtidigt. En annan vetenskapsman, Eugene Wigner, gick dock längre och bestämde sig för att föra Schrödingers koncept till en punkt av fullständig absurditet. "Ursäkta mig!" sa Wigner, "Tänk om hans kollega står bredvid försöksledaren och tittar på katten?" Partnern vet inte exakt vad försöksledaren själv såg i ögonblicket när han öppnade lådan med katten. Schrödingers katt kommer ur superposition. Dock inte för en medobservatör. Först i det ögonblick då kattens öde blir känt för den senare kan djuret slutligen kallas levande eller död. Dessutom lever miljarder människor på planeten jorden. Och den slutliga domen kan göras först när resultatet av experimentet blir alla levande varelsers egendom. Naturligtvis kan du kort berätta för alla människor kattens öde och Schrödingers teori, men detta är en mycket lång och arbetskrävande process.
Principerna för kvantdualism i fysiken motbevisades aldrig av Schrödingers tankeexperiment. På sätt och vis kan varje varelse sägas vara varken levande eller död (i superposition) så länge det finns åtminstone en person som inte observerar det.
Kanske har några av er hört frasen "Schrödingers katt." Men för de flesta betyder detta namn ingenting.
Om du anser dig själv vara ett tänkande ämne, och till och med påstår dig vara en intellektuell, bör du definitivt ta reda på vad Schrödingers katt är och varför han blev känd i.
Schrödingers kattär ett tankeexperiment som föreslagits av den österrikiske teoretiske fysikern Erwin Schrödinger. Denna begåvade vetenskapsman fick Nobelpriset i fysik 1933.
Genom sitt berömda experiment ville han visa kvantmekanikens ofullständighet i övergången från subatomära till makroskopiska system.
Erwin Schrödinger försökte förklara sin teori med hjälp av det ursprungliga exemplet på en katt. Han ville göra det så enkelt som möjligt så att hans idé skulle kunna förstås av vem som helst.
Om han lyckades eller inte får du veta genom att läsa artikeln till slutet.
Kärnan i experimentet med Schrödingers katt
Anta att en viss katt är inlåst i en stålkammare med en sådan infernalisk maskin (som måste skyddas från direkt ingrepp från katten): inuti Geigerräknaren finns det en så liten mängd radioaktivt material att bara en atom kan sönderfalla inom en timme , men med samma sannolikhet kanske inte sönderfaller; om detta händer, töms läsröret och reläet aktiveras, vilket släpper hammaren, som bryter kolven med cyanvätesyra.
Om vi lämnar hela detta system för sig själv i en timme, då kan vi säga att katten kommer att vara vid liv efter denna tid, så länge atomen inte sönderfaller.
Den allra första sönderdelningen av atomen skulle förgifta katten. Systemets psi-funktion som helhet kommer att uttrycka detta genom att blanda eller smeta en levande och en död katt (ursäkta uttrycket) i lika delar.
Det typiska i sådana fall är att osäkerhet som ursprungligen var begränsad till atomvärlden förvandlas till makroskopisk osäkerhet, som kan elimineras genom direkt observation.
Detta hindrar oss från att naivt acceptera "oskärpa modellen" som återspeglar verkligheten. Detta betyder i sig inget oklart eller motsägelsefullt.
Det är skillnad på ett suddigt eller ofokuserat foto och ett foto av moln eller dimma.
Vi har med andra ord en låda och en katt. Lådan innehåller en anordning med en radioaktiv atomkärna och en behållare med giftig gas.
Under experimentet är sannolikheten för sönderfall eller icke-sönderfall av kärnan lika med 50%. Därför, om det förfaller, kommer djuret att dö, och om kärnan inte förfaller, kommer Schrödingers katt att förbli vid liv.
Vi låser in katten i en låda och väntar i en timme och reflekterar över livets svaghet.
Enligt kvantmekanikens lagar kan kärnan (och följaktligen själva katten) samtidigt vara i alla möjliga tillstånd (se kvantöverlagring).
Fram till ögonblicket som lådan öppnas, antar "cat-core"-systemet två möjliga utfall av händelser: "kärnförfall - katten är död" med en sannolikhet på 50%, och "kärnan sönderfall hände inte - katten lever ” med samma grad av sannolikhet.
Det visar sig att Schrödingers katt, som sitter inne i lådan, är både levande och död samtidigt.
Tolkningen av Köpenhamnstolkningen säger att katten i alla fall lever och är död samtidigt. Valet av nukleärt sönderfall sker inte när vi öppnar lådan, utan också när kärnan träffar detektorn.
Detta beror på det faktum att minskningen av vågfunktionen hos "cat-detector-core"-systemet inte på något sätt är sammankopplad med personen som observerar utifrån. Den är direkt ansluten till detektor-observatören av atomkärnan.
Schrödingers katt i enkla ord
Enligt kvantmekanikens lagar, om det inte finns någon observation av atomkärnan, kan den vara dubbel: det vill säga, förfall kommer antingen att ske eller inte.
Av detta följer att katten, som finns i lådan och representerar kärnan, kan vara både levande och död samtidigt.
Men i det ögonblick observatören bestämmer sig för att öppna lådan, kommer han att kunna se endast ett av två möjliga tillstånd.
Men nu uppstår en logisk fråga: när exakt upphör systemet att existera i en dubbel form?
Tack vare denna erfarenhet hävdade Schrödinger att kvantmekaniken är ofullständig utan vissa regler, förklara i vilka fall kollapsen av vågfunktionen inträffar.
Med tanke på det faktum att Schrödingers katt förr eller senare måste bli antingen levande eller död, så kommer detta att vara liknande för atomkärnan: atomsönderfall kommer antingen att hända eller inte.
Kärnan av erfarenhet i mänskligt språk
Schrödinger ville, med exemplet med en katt, visa att enligt kvantmekaniken kommer ett djur att vara både levande och dött samtidigt. Detta är i själva verket omöjligt, av vilket slutsatsen dras att kvantmekaniken idag har betydande brister.
Video från "The Big Bang Theory"
Karaktären i serien Sheldon Cooper försökte förklara för sin "nära" vän kärnan i experimentet med Schrödingers katt. För att göra detta använde han exemplet med förhållandet mellan en man och en kvinna.
För att ta reda på vilken typ av relation de har behöver du bara öppna lådan. Under tiden kommer det att vara stängt, deras relation kan vara både positiv och negativ på samma gång.
Överlevde Schrödingers katt upplevelsen?
Om någon av våra läsare är orolig för katten, då ska du lugna dig. Under experimentet dog ingen av dem, och Schrödinger kallade själv sitt experiment mental, det vill säga en som utförs uteslutande i sinnet.
Vi hoppas att du förstår kärnan i experimentet med Schrödingers katt. Om du har några frågor kan du ställa dem i kommentarerna. Och, naturligtvis, dela den här artikeln på sociala nätverk.
Om du gillar det, prenumerera på webbplatsen jagintressantFakty.org på något bekvämt sätt. Det är alltid intressant med oss!
Gillade du inlägget? Tryck på valfri knapp:
Många har hört gåtan om en katt som när han kom in i en låda var i flera stater samtidigt och varken var död eller levande samtidigt. De flesta av oss har hört talas om gåvan med den olyckliga katten, men inte om vetenskapsmannen som uppfann den. Skaparen av gåtan är en vetenskapsman från Wien, Erwin Schrödinger.
Schrödinger föddes i det dåvarande Österrike-Ungern i en rik familj. Erwins far uppmuntrade vetenskap, och hans morfar var kemist. Forskaren studerade bra i skolan och började fundera på allvarliga frågor om fysik som student. På den tiden studerade forskare beteendet hos de då upptäckta elementarpartiklarna och försökte förklara varför deras beteende inte kan beskrivas av den klassiska fysikens lagar. Många teoretiker deltog i diskussioner, dispyter, gjorde olika hypoteser, etc. Schrödinger föreslog sin vision av de elektromagnetiska vågornas natur och beskrev dem med en komplex ekvation. Även om en matematisk förklaring kräver att man skriver ner en komplex funktion, kan Schrödingers teori också förklaras med enkla ord.
Kärnan i Schrödingers teori
Idag är det känt att endast beteendet hos makroskopiska objekt kan beskrivas av den klassiska fysikens lagar, och de som inte är synliga för blotta ögat är inte föremål för dem alls. Forskarens teori kan endast tillämpas på de objekt vars dimensioner är jämförbara med storleken på molekyler, atomer och till och med sådana elementära partiklar som elektroner, protoner och andra.
Han föreslog att små partiklar har två egenskaper samtidigt: materia (massa, utsträckning, hastighet) och vågor (amplitud, frekvens, etc.). Till en början var det svårt att föreställa sig varför detta hände. Därför måste all lära från Newtons klassiska mekanik förkastas. Schrödinger trodde att med hjälp av matematiken kan det oskiljaktiga förhållandet förklaras genom att skriva . Ur en matematisk synvinkel hade vetenskapsmannen rätt, men hans förklaring av förhållandet som fysiker visade sig vara felaktig. Fysiker som Heisenberg, Bohr, Einstein och Sommerfeld tillbakavisade hans åsikt. Det är härifrån den berömda gåtan om katten har sitt ursprung.
Uppfattning om mikrovärlden
Partiklarna som utgör en atom och själva atomerna är så små att vi inte har möjlighet att empiriskt uppskatta deras massa, volym, hastighet och andra fysikaliska parametrar. Forskare kan bara spela in ljusa ränder och förändringar på en speciell känslig film och, med hjälp av beräkningar, bestämma egenskaperna hos mikroobjekt.
Med hjälp av en matematisk funktion kan du beskriva en partikels tillstånd, men det är bara ett matematiskt verktyg, utan fysisk mening. Med hjälp av den kvadratiska vågfunktionen kan man endast bestämma sannolikheten med vilken ett mikroelement kommer att dyka upp i rymdvolymen som erhålls från de differentiella koordinatvärdena. Detta är det enda sättet att med enkla ord avslöja kärnan i Schrödingers teori som forskare som Einstein, Heisenberg och andra såg den.
Schrödingers katt i enkla ord
Forskaren själv argumenterade ständigt och kände inte igen någon annan idé om hans ekvation. Han trodde att det, som det härleddes, är ganska tydligt, och själva begreppet sannolikhet är väldigt vagt. Enligt hans åsikt skulle mikroobjekt ha en inverkan på makrokosmos om allt var som forskare som inte höll med honom trodde. Som en visuell förklaring av hans rätta gav han ett exempel med en katt och en låda vars väggar inte låter dig se och höra vad som händer i den.
Denna låda innehåller en självförstörande kapsel med gift och endast en atom radioaktivt element. Sannolikheten för att en atom sönderfaller inom 1 timme är 50 %. Vid sönderfall utlöses en sensor som utlöser en mekanism som är utformad för att förstöra kolven. Men eftersom det är möjligt att ta reda på om en atoms sönderfall endast har skett experimentellt, kan man inte veta om denna process har inträffat eller inte. Det är också omöjligt att med säkerhet säga om katten dog eller förblev vid liv. Följaktligen, innan du öppnar lådan, kan man säga att han är levande och död samtidigt, och efter att ha öppnat den kan man med säkerhet säga om en av två möjligheter ägde rum. Eftersom det inte finns något annat tillstånd än död eller levande för en katt, har inkonsekvensen av kvantteorin tydligt demonstrerats. Därför fastställde kvantvetenskapen i framtiden några regler för dess tillämplighet. Äntligen en video om Schrödingers katt.
Till min skam vill jag erkänna att jag hörde detta uttryck, men visste inte vad det betydde eller ens om vilket ämne det användes. Låt mig berätta vad jag läste på Internet om denna katt... -
« Schrödingers katt"- detta är namnet på det berömda tankeexperimentet av den berömde österrikiske teoretiska fysikern Erwin Schrödinger, som också är nobelpristagare. Med hjälp av detta fiktiva experiment ville forskaren visa kvantmekanikens ofullständighet i övergången från subatomära system till makroskopiska system.
Originalartikeln av Erwin Schrödinger publicerades 1935. I den beskrevs experimentet genom att använda eller till och med personifiera:
Du kan också konstruera fall där det är ganska burlesk. Låt någon katt låsas in i en stålkammare med följande djävulska maskin (vilket borde vara oavsett kattens ingripande): inuti en geigerräknare finns en liten mängd radioaktivt ämne, så litet att bara en atom kan sönderfalla på en timme, men med samma sannolikhet kanske det inte går sönder om detta händer, töms läsröret och reläet aktiveras, vilket släpper hammaren, som bryter kolven med blåvätesyra.
Om vi lämnar hela detta system för sig själv i en timme, då kan vi säga att katten kommer att vara vid liv efter denna tid, så länge atomen inte sönderfaller. Den allra första sönderdelningen av atomen skulle förgifta katten. Systemets psi-funktion som helhet kommer att uttrycka detta genom att blanda eller smeta en levande och en död katt (ursäkta uttrycket) i lika delar. Det typiska i sådana fall är att osäkerhet som ursprungligen var begränsad till atomvärlden förvandlas till makroskopisk osäkerhet, som kan elimineras genom direkt observation. Detta hindrar oss från att naivt acceptera "oskärpa modellen" som återspeglar verkligheten. Detta betyder i sig inget oklart eller motsägelsefullt. Det är skillnad på ett suddigt eller ofokuserat foto och ett foto av moln eller dimma.
Med andra ord:
- Det finns en låda och en katt. Lådan innehåller en mekanism som innehåller en radioaktiv atomkärna och en behållare med giftig gas. De experimentella parametrarna valdes så att sannolikheten för nukleärt sönderfall inom 1 timme är 50 %. Om kärnan sönderfaller öppnas en behållare med gas och katten dör. Om kärnan inte sönderfaller förblir katten vid liv och mår bra.
- Vi stänger katten i en låda, väntar en timme och ställer frågan: är katten vid liv eller död?
- Kvantmekaniken verkar berätta för oss att atomkärnan (och därför katten) är i alla möjliga tillstånd samtidigt (se kvantöverlagring). Innan vi öppnar lådan är kattkärnsystemet i tillståndet "kärnan har förfallit, katten är död" med en sannolikhet på 50% och i tillståndet "kärnan har inte förfallit, katten lever" med en sannolikhet på 50 %. Det visar sig att katten som sitter i boxen är både levande och död samtidigt.
- Enligt den moderna Köpenhamnstolkningen är katten levande/död utan några mellantillstånd. Och valet av kärnans sönderfallstillstånd sker inte i ögonblicket för att öppna lådan, utan även när kärnan kommer in i detektorn. Eftersom minskningen av vågfunktionen för "katt-detektor-kärna"-systemet inte är associerad med den mänskliga observatören av lådan, utan är associerad med detektor-observatören av kärnan.
Enligt kvantmekaniken, om en atoms kärna inte observeras, så beskrivs dess tillstånd av en blandning av två tillstånd - en sönderfallen kärna och en oförmörd kärna, därför en katt som sitter i en låda och personifierar kärnan i en atom är både levande och död samtidigt. Om lådan öppnas kan försöksledaren bara se ett specifikt tillstånd - "kärnan har förfallit, katten är död" eller "kärnan har inte förfallit, katten lever."
Kärnan mänskligt språk: Schrödingers experiment visade att katten ur kvantmekanikens synvinkel är både levande och död, vilket inte kan vara det. Därför har kvantmekaniken betydande brister.
Frågan är: när upphör ett system att existera som en blandning av två tillstånd och väljer ett specifikt? Syftet med experimentet är att visa att kvantmekaniken är ofullständig utan några regler som anger under vilka förhållanden vågfunktionen kollapsar och katten antingen blir död eller förblir vid liv men är inte längre en blandning av båda. Eftersom det är klart att en katt måste vara antingen levande eller död (det finns inget tillstånd mellan liv och död), kommer detta att vara liknande för atomkärnan. Den måste vara antingen förfallen eller ej förfallen ().
En annan nyare tolkning av Schrödingers tankeexperiment är en historia som Sheldon Cooper, Big Bang Theorys hjälte, berättade för sin mindre utbildade granne Penny. Poängen med Sheldons berättelse är att begreppet Schrödingers katt kan appliceras på mänskliga relationer. För att förstå vad som händer mellan en man och en kvinna, vilken typ av relation är mellan dem: bra eller dålig, du behöver bara öppna rutan. Tills dess är relationen både bra och dålig.
Nedan är ett videoklipp av detta Big Bang Theory-utbyte mellan Sheldon och Penia.
Schrödingers illustration är det bästa exemplet för att beskriva kvantfysikens huvudparadox: enligt dess lagar existerar partiklar som elektroner, fotoner och till och med atomer i två tillstånd samtidigt ("levande" och "döda", om du kommer ihåg långmodig katt). Dessa tillstånd kallas.
Den amerikanske fysikern Art Hobson () från University of Arkansas (Arkansas State University) föreslog sin lösning på denna paradox.
"Mätningar inom kvantfysik är baserade på driften av vissa makroskopiska enheter, till exempel en Geigerräknare, med hjälp av vilken kvanttillståndet för mikroskopiska system - atomer, fotoner och elektroner bestäms. Kvantteorin innebär att om du ansluter ett mikroskopiskt system (partikel) till någon makroskopisk enhet som skiljer två olika tillstånd i systemet, så kommer enheten (geigerräknaren, till exempel) att gå in i ett tillstånd av kvanttrassling och även hamna i två superpositioner samtidigt. Det är dock omöjligt att observera detta fenomen direkt, vilket gör det oacceptabelt”, säger fysikern.
Hobson säger att i Schrödingers paradox spelar katten rollen som en makroskopisk anordning, en geigerräknare, kopplad till en radioaktiv kärna för att bestämma tillståndet för sönderfall eller "icke-sönderfall" av den kärnan. I det här fallet kommer en levande katt att vara en indikator på "icke-förfall", och en död katt kommer att vara en indikator på förfall. Men enligt kvantteorin måste katten, liksom kärnan, existera i två överlagringar av liv och död.
Istället, enligt fysikern, borde kattens kvanttillstånd vara intrasslat med atomens tillstånd, vilket betyder att de är i ett "icke-lokalt förhållande" med varandra. Det vill säga, om tillståndet för ett av de intrasslade objekten plötsligt ändras till det motsatta, kommer även tillståndet för dess par att förändras, oavsett hur långt de är från varandra. Därmed hänvisar Hobson till denna kvantteori.
"Det mest intressanta med teorin om kvantintrassling är att förändringen i tillståndet för båda partiklarna sker omedelbart: inget ljus eller elektromagnetisk signal skulle ha tid att överföra information från ett system till ett annat. Så man kan säga att det är ett objekt som är uppdelat i två delar av rymden, oavsett hur stort avståndet mellan dem är”, förklarar Hobson.
Schrödingers katt är inte längre levande och död samtidigt. Han är död om sönderfallet inträffar, och levande om sönderfallet aldrig inträffar.
Låt oss tillägga att liknande lösningar på denna paradox föreslogs av ytterligare tre grupper av vetenskapsmän under de senaste trettio åren, men de togs inte på allvar och förblev obemärkta i breda vetenskapliga kretsar. Hobson att lösningen på kvantmekanikens paradoxer, åtminstone teoretiskt, är absolut nödvändig för dess djupa förståelse.
Schrödinger
Men alldeles nyligen har teoretiker förklarat HUR GRAVITATION DÖDAR SCHRODINGERS KATT, men det här är mer komplicerat...-
Som regel förklarar fysiker fenomenet att superposition är möjlig i partikelvärlden, men omöjlig med katter eller andra makroobjekt, interferens från miljö. När ett kvantobjekt passerar genom ett fält eller interagerar med slumpmässiga partiklar, antar det omedelbart bara ett tillstånd - som om det skulle mätas. Det är precis så som superpositionen förstörs, som forskare trodde.
Men även om det på något sätt skulle bli möjligt att isolera ett makroobjekt i ett tillstånd av superposition från interaktioner med andra partiklar och fält, skulle det ändå förr eller senare anta ett enda tillstånd. Åtminstone är detta sant för processer som sker på jordens yta.
"Någonstans i det interstellära rymden kanske en katt skulle ha en chans, men på jorden eller i närheten av någon planet är detta extremt osannolikt. Och anledningen till detta är gravitationen”, förklarar huvudförfattaren till den nya studien, Igor Pikovsky () från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Pikovsky och hans kollegor från universitetet i Wien hävdar att gravitationen har en destruktiv effekt på kvantöverlagringar av makroobjekt, och därför observerar vi inte liknande fenomen i makrokosmos. Grundkonceptet för den nya hypotesen finns för övrigt i långfilmen "Interstellar".
Einsteins allmänna relativitetsteori säger att ett extremt massivt föremål kommer att böja rumtiden runt det. Med tanke på situationen på en mindre nivå kan vi säga att för en molekyl som placeras nära jordens yta kommer tiden att gå något långsammare än för en som ligger i vår planets omloppsbana.
På grund av gravitationens inverkan på rumtiden kommer en molekyl som påverkas av denna påverkan att uppleva en avvikelse i sin position. Och detta borde i sin tur påverka dess inre energi - vibrationer av partiklar i en molekyl som förändras över tiden. Om en molekyl införs i ett tillstånd av kvantöverlagring av två platser, då är förhållandet mellan position och inre energi skulle snart tvinga molekylen att "välja" endast en av två positioner i rymden.
"I de flesta fall är fenomenet dekoherens förknippat med yttre påverkan, men i i detta fall partiklarnas inre vibration interagerar med själva molekylens rörelse”, förklarar Pikovsky.
Denna effekt har ännu inte observerats, eftersom andra källor till dekoherens, som t.ex magnetiska fält, termisk strålning och vibrationerna är vanligtvis mycket starkare, vilket orsakar förstörelse av kvantsystem långt innan gravitationen gör det. Men försöksledare strävar efter att testa hypotesen.
En liknande uppställning skulle också kunna användas för att testa gravitationens förmåga att förstöra kvantsystem. För att göra detta kommer det att vara nödvändigt att jämföra vertikala och horisontella interferometrar: i den första kommer superpositionen snart att försvinna på grund av tidsdilatation på olika "höjder" av banan, medan i den andra kan kvantöverlagringen förbli.
källor
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
Här är lite mer pseudovetenskapligt: till exempel och här. Om du inte vet ännu, läs om och vad det är. Och vi får reda på vad
