Vai kaķis var būt gan dzīvs, gan miris vienlaikus? Cik daudz pastāv paralēlie Visumi? Un vai tie vispār pastāv? Tie nebūt nav zinātniskās fantastikas jautājumi, bet gan ļoti reālas zinātniskas problēmas, ko risina kvantu fizika.
Tātad sāksim ar Šrēdingera kaķis. Šis ir Ervina Šrēdingera ierosinātais domu eksperiments, lai norādītu uz paradoksu, kas pastāv kvantu fizikā. Eksperimenta būtība ir šāda.
Slēgtā kastē vienlaikus tiek ievietots iedomāts kaķis, kā arī tas pats iedomātais mehānisms ar radioaktīvo serdi un indīgas gāzes tvertni. Saskaņā ar eksperimentu, ja kodols sadalīsies, tas aktivizēs mehānismu: gāzes tvertne atvērsies un kaķis mirs. Kodola sabrukšanas varbūtība ir 1 pret 2.
Paradokss ir tāds, ka saskaņā ar kvantu mehāniku, ja kodols netiek novērots, tad kaķis atrodas tā saucamajā superpozīcijā, citiem vārdiem sakot, kaķis vienlaikus atrodas viens otru izslēdzošos stāvokļos (ir gan dzīvs, gan miris). Tomēr, ja novērotājs atver kasti, viņš var pārliecināties, ka kaķis atrodas noteiktā stāvoklī: tas ir dzīvs vai miris. Pēc Šrēdingera domām, kvantu teorijas nepilnīgums slēpjas apstāklī, ka tā nenorāda, kādos apstākļos kaķis pārstāj atrasties superpozīcijā un izrādās vai nu dzīvs, vai miris.
Šo paradoksu papildina Vīgnera eksperiments, kas pievieno draugu kategoriju jau esošam domu eksperimentam. Pēc Vīgnera teiktā, kad eksperimentētājs atver kasti, viņš zinās, vai kaķis ir dzīvs vai miris. Eksperimentētājam kaķis pārstāj atrasties superpozīcijā, bet draugam, kurš atrodas aiz durvīm un kurš vēl nezina par eksperimenta rezultātiem, kaķis joprojām atrodas kaut kur “starp dzīvību un nāvi”. To var turpināt ar bezgalīgi daudzām durvīm un draugiem, un saskaņā ar līdzīgu loģiku kaķis atradīsies superpozīcijā, līdz visi cilvēki Visumā uzzinās, ko eksperimentētājs redzēja, atverot kasti.
Kā kvantu fizika izskaidro šādu paradoksu? Kvantu fizika piedāvā domu eksperimentu kvantu pašnāvība un divi iespējamie varianti notikumu attīstība, kuras pamatā ir dažādas kvantu mehānikas interpretācijas.
Domu eksperimentā ierocis tiek vērsts pret dalībnieku un vai nu tas izšaus radioaktīvā atoma sabrukšanas rezultātā, vai arī neizšaus. Atkal 50 pret 50. Tādējādi eksperimenta dalībnieks vai nu mirs, vai nē, bet pagaidām viņš, tāpat kā Šrēdingera kaķis, atrodas superpozīcijā.
Šo situāciju var dažādi interpretēt no kvantu mehānikas viedokļa. Saskaņā ar Kopenhāgenas interpretāciju lielgabals galu galā nodzisīs un dalībnieks mirs. Saskaņā ar Evereta interpretāciju, superpozīcija paredz divu paralēlu Visumu klātbūtni, kuros dalībnieks vienlaikus eksistē: vienā no tiem viņš ir dzīvs (pistole neizšāva), otrajā viņš ir miris (izšauts ierocis). Tomēr, ja daudzu pasauļu interpretācija ir pareiza, tad vienā no Visumiem dalībnieks vienmēr paliek dzīvs, kas noved pie idejas par "kvantu nemirstības" esamību.
Kas attiecas uz Šrēdingera kaķi un eksperimenta novērotāju, tad arī viņš, pēc Evereta interpretācijas, atrod sevi un kaķi uzreiz divos Visumos, tas ir, “kvantu valodā”, “sapinās” ar viņu.
Tas izklausās kā stāsts no zinātniskās fantastikas romāna, taču tas ir viens no daudzajiem... zinātniskās teorijas, kas notiek mūsdienu fizikā.
Man par kaunu gribas atzīties, ka dzirdēju šo izteicienu, bet nezināju, ko tas nozīmē un pat par kādu tēmu tas lietots. Ļaujiet man pastāstīt, ko es izlasīju internetā par šo kaķi...
« Šrīdingera kaķis» - tā sauc slavenā austriešu teorētiskā fiziķa Ervīna Šrēdingera slaveno domu eksperimentu, kurš ir arī Nobela prēmijas laureāts. Ar šī fiktīvā eksperimenta palīdzību zinātnieks vēlējās parādīt kvantu mehānikas nepabeigtību pārejā no subatomiskām sistēmām uz makroskopiskām sistēmām.
Ervina Šrēdingera oriģinālais raksts tika publicēts 1935. gadā. Lūk, citāts:
Varat arī konstruēt gadījumus, kuros ir diezgan burleska. Ieslēdziet kādu kaķi tērauda kamerā ar šādu velnišķīgu mašīnu (kurai jābūt neatkarīgi no kaķa iejaukšanās): Ģēģera skaitītājā ir niecīgs radioaktīvās vielas daudzums, tik mazs, ka stundā var sadalīties tikai viens atoms, bet ar tādu pašu varbūtību var nesadalīties; ja tas notiek, nolasīšanas caurule tiek izlādēta un relejs tiek aktivizēts, atlaižot āmuru, kas salauž kolbu ar ciānūdeņradi.
Ja mēs atstājam visu šo sistēmu sev uz stundu, tad mēs varam teikt, ka kaķis pēc šī laika būs dzīvs, ja vien atoms nesadalīsies. Pati pirmā atoma sadalīšanās saindēs kaķi. Sistēmas psi-funkcija kopumā to izteiks, sajaucot vai iesmērējot dzīvu un mirušu kaķi (piedodiet par izteicienu) vienādās daļās. Tipiski iekšā līdzīgi gadījumi ir tā, ka nenoteiktība, kas sākotnēji bija ierobežota atomu pasaule, tiek pārvērsts makroskopiskā nenoteiktībā, ko var novērst ar tiešu novērojumu. Tas neļauj mums naivi pieņemt “izplūduma modeli” kā realitāti atspoguļojošu. Tas pats par sevi nenozīmē neko neskaidru vai pretrunīgu. Pastāv atšķirība starp izplūdušu vai nefokusētu fotoattēlu un mākoņu vai miglas fotoattēlu.
Citiem vārdiem sakot:
- Ir kaste un kaķis. Kastē ir mehānisms, kurā atrodas radioaktīvs atoma kodols un indīgas gāzes tvertne. Eksperimentālie parametri tika izvēlēti tā, lai kodola sabrukšanas varbūtība 1 stundā būtu 50%. Ja kodols sadalās, atveras gāzes tvertne un kaķis nomirst. Ja kodols nesadalās, kaķis paliek dzīvs un vesels.
- Mēs aizveram kaķi kastē, nogaidām stundu un jautājam sev: vai kaķis ir dzīvs vai miris?
- Šķiet, ka kvantu mehānika mums saka, ka atoma kodols (un līdz ar to arī kaķis) atrodas visos iespējamos stāvokļos vienlaicīgi (sk. kvantu superpozīcija). Pirms atveram kastīti, kaķa kodola sistēma atrodas stāvoklī “kodols ir satrūcis, kaķis ir miris” ar varbūtību 50% un stāvoklī “kodols nav satrūcis, kaķis ir dzīvs” ar varbūtība 50%. Izrādās, ka kastē sēdošais kaķis vienlaikus ir gan dzīvs, gan miris.
- Saskaņā ar mūsdienu Kopenhāgenas interpretāciju kaķis ir dzīvs/miris bez jebkādiem starpstāvokļiem. Un kodola sabrukšanas stāvokļa izvēle notiek nevis kastes atvēršanas brīdī, bet pat tad, kad kodols nonāk detektorā. Jo sistēmas “kaķis-detektors-kodols” viļņu funkcijas samazināšana nav saistīta ar kastes cilvēka novērotāju, bet gan ar kodola detektoru-novērotāju.
Saskaņā ar kvantu mehāniku, ja atoma kodols netiek novērots, tad tā stāvokli raksturo divu stāvokļu sajaukums - satrūdējis kodols un nesadalījies kodols, tātad kaķis sēž kastē un personificē atoma kodolu. ir gan dzīvs, gan miris vienlaikus. Ja kaste ir atvērta, eksperimentētājs var redzēt tikai vienu konkrētu stāvokli - "kodolis ir satrūcis, kaķis ir miris" vai "kodolis nav sabojājies, kaķis ir dzīvs".
Būtība cilvēku valodā
Šrēdingera eksperiments parādīja, ka no kvantu mehānikas viedokļa kaķis ir gan dzīvs, gan miris, kas nevar būt. Tāpēc kvantu mehānikai ir būtiski trūkumi.
Jautājums ir: kad sistēma beidz pastāvēt kā divu stāvokļu sajaukums un izvēlas vienu konkrētu? Eksperimenta mērķis ir parādīt, ka kvantu mehānika ir nepilnīga bez dažiem noteikumiem, kas norāda, kādos apstākļos viļņu funkcija sabrūk un kaķis vai nu kļūst miris, vai paliek dzīvs, bet vairs nav abu sajaukums. Tā kā ir skaidrs, ka kaķim ir jābūt vai nu dzīvam, vai mirušam (starp dzīvību un nāvi nav starpstāvokļa), atoma kodolam tas būs līdzīgi. Tam ir jābūt bojātam vai nesatrupušam (Wikipedia).
Vēl viena jaunākā Šrēdingera domu eksperimenta interpretācija ir stāsts par Šeldonu Kūperu, seriāla "Teorija" varoni. lielais sprādziens" ("Lielā sprādziena teorija"), ko viņš piegādāja savai mazāk izglītotajai kaimiņienei Penijai. Šeldona stāsta būtība ir tāda, ka Šrēdingera kaķa jēdzienu var attiecināt uz cilvēku attiecībām. Lai saprastu, kas notiek starp vīrieti un sievieti, kādas attiecības ir starp viņiem: labas vai sliktas, jums vienkārši jāatver kaste. Līdz tam attiecības ir gan labas, gan sliktas.
Zemāk ir video klips no šīs Lielā sprādziena teorijas apmaiņas starp Šeldonu un Peniju.
Šrēdingera ilustrācija ir labākais piemērs lai aprakstītu galveno kvantu fizikas paradoksu: saskaņā ar tās likumiem daļiņas, piemēram, elektroni, fotoni un pat atomi, vienlaikus pastāv divos stāvokļos (“dzīvs” un “miris”, ja atceraties ilgi cietušo kaķi). Šos stāvokļus sauc par superpozīcijām.
Amerikāņu fiziķis Arts Hobsons no Arkanzasas Universitātes (Arkanzasas Valsts universitāte) piedāvāja risinājumu šim paradoksam.
“Mērījumi kvantu fizikā balstās uz noteiktu makroskopisku ierīču darbību, piemēram, Geigera skaitītāju, ar kura palīdzību nosaka mikroskopisko sistēmu - atomu, fotonu un elektronu kvantu stāvokli. Kvantu teorija nozīmē, ka, ja pievienojat mikroskopisku sistēmu (daļiņu) kādai makroskopiskai ierīcei, kas izšķir divus dažādus sistēmas stāvokļus, tad ierīce (piemēram, Geigera skaitītājs) nonāks kvantu sapīšanās stāvoklī un arī nonāks divos. superpozīcijas vienlaikus. Taču tieši novērot šo parādību nav iespējams, kas padara to nepieņemamu,” saka fiziķis.
Hobsons saka, ka Šrēdingera paradoksā kaķis spēlē makroskopiskas ierīces, Geigera skaitītāja lomu, kas savienots ar radioaktīvo kodolu, lai noteiktu šī kodola sabrukšanas vai "nesabrukšanas" stāvokli. Šajā gadījumā dzīvs kaķis būs “nesabrukšanas” rādītājs, bet beigts kaķis – sabrukšanas indikators. Bet saskaņā ar kvantu teoriju kaķim, tāpat kā kodolam, ir jāpastāv divās dzīvības un nāves superpozīcijās.
Tā vietā, fiziķis saka, kaķa kvantu stāvoklim vajadzētu būt saistītam ar atoma stāvokli, kas nozīmē, ka viņi ir "nelokālās attiecībās" viens ar otru. Tas ir, ja viena no sapinušajiem objektiem stāvoklis pēkšņi mainās uz pretējo, tad mainīsies arī tā pāra stāvoklis neatkarīgi no tā, cik tālu tie atrodas viens no otra. Tajā pašā laikā Hobsons atsaucas uz šīs kvantu teorijas eksperimentālu apstiprinājumu.
"Interesantākais kvantu sapīšanās teorijā ir tas, ka abu daļiņu stāvokļa izmaiņas notiek acumirklī: nevienam gaismas vai elektromagnētiskajam signālam nebūtu laika pārraidīt informāciju no vienas sistēmas uz otru. Tātad jūs varat teikt, ka tas ir viens objekts, kas sadalīts divās daļās pēc telpas neatkarīgi no tā, cik liels attālums starp tiem ir,” skaidro Hobsons.
Šrēdingera kaķis vairs nav dzīvs un miris vienlaikus. Viņš ir miris, ja sairšana notiek, un dzīvs, ja sadalīšanās nekad nenotiek.
Piebildīsim, ka līdzīgus risinājumus šim paradoksam pēdējo trīsdesmit gadu laikā piedāvāja vēl trīs zinātnieku grupas, taču tie netika uztverti nopietni un palika nepamanīti plašākā sabiedrībā. zinātniskās aprindas. Hobsons atzīmē, ka kvantu mehānikas paradoksu atrisināšana, vismaz teorētiski, ir absolūti nepieciešama tās dziļai izpratnei.
Šrēdingers
Bet pavisam nesen TEORĒTIĶI SKAIDRO, KĀ GRAVITĀCIJA NOSLĒNA ŠRODINGERA KAĶI, bet tas ir sarežģītāk...
Parasti fiziķi skaidro fenomenu, ka superpozīcija ir iespējama daļiņu pasaulē, bet neiespējama ar kaķiem vai citiem makroobjektiem, vides iejaukšanās. Kad kvantu objekts iziet cauri laukam vai mijiedarbojas ar nejaušām daļiņām, tas nekavējoties pieņem tikai vienu stāvokli - it kā tas būtu izmērīts. Tieši šādā veidā superpozīcija tiek iznīcināta, kā uzskatīja zinātnieki.
Bet pat tad, ja kaut kādā veidā būtu iespējams izolēt superpozīcijas stāvoklī esošo makroobjektu no mijiedarbības ar citām daļiņām un laukiem, tas tomēr agrāk vai vēlāk iegūtu vienotu stāvokli. Vismaz tas attiecas uz procesiem, kas notiek uz Zemes virsmas.
"Kaut kur starpzvaigžņu telpā, iespējams, kaķim būtu iespēja saglabāt kvantu saskaņotību, taču uz Zemes vai jebkuras planētas tuvumā tas ir ārkārtīgi maz ticams. Un iemesls tam ir gravitācija,” skaidro jaunā pētījuma vadošais autors Igors Pikovskis no Hārvarda-Smitsona Astrofizikas centra.
Pikovskis un viņa kolēģi no Vīnes universitātes apgalvo, ka gravitācijai ir destruktīva ietekme uz makroobjektu kvantu superpozīcijām, un tāpēc mēs nenovērojam līdzīgas parādības makrokosmosā. Starp citu, jaunās hipotēzes pamatkoncepcija ir īsi izklāstīta spēlfilma"Starpzvaigžņu".
Einšteina vispārējā teorija relativitātes teorija nosaka, ka ārkārtīgi masīvs objekts tā tuvumā salieks telpu un laiku. Ņemot vērā situāciju mazākā līmenī, varam teikt, ka molekulai, kas atrodas netālu no Zemes virsmas, laiks paies nedaudz lēnāk nekā molekulai, kas atrodas mūsu planētas orbītā.
Sakarā ar gravitācijas ietekmi uz laiku, molekula, kuru ietekmē šī ietekme, piedzīvos novirzi savā pozīcijā. Un tam, savukārt, vajadzētu ietekmēt tā iekšējo enerģiju – daļiņu vibrācijas molekulā, kas laika gaitā mainās. Ja molekula tiktu ievadīta divu vietu kvantu superpozīcijas stāvoklī, tad attiecības starp pozīciju un iekšējo enerģiju drīz vien liktu molekulai “izvēlēties” tikai vienu no divām pozīcijām telpā.
“Vairumā gadījumu dekoherences fenomens ir saistīts ar ārēju ietekmi, bet iekšā šajā gadījumā daļiņu iekšējā vibrācija mijiedarbojas ar pašas molekulas kustību,” skaidro Pikovskis.
Šis efekts vēl nav novērots, jo citi dekoherences avoti, piemēram, magnētiskie lauki, termiskais starojums un vibrācijas, parasti ir daudz spēcīgāki, izraisot kvantu sistēmu iznīcināšanu ilgi pirms gravitācijas. Bet eksperimentētāji cenšas pārbaudīt hipotēzi.
Līdzīgu iestatījumu varētu izmantot arī, lai pārbaudītu gravitācijas spēju iznīcināt kvantu sistēmas. Lai to izdarītu, būs jāsalīdzina vertikālie un horizontālie interferometri: pirmajā superpozīcijai drīz jāpazūd laika paplašināšanās dēļ dažādos ceļa “augstumos”, bet otrajā var saglabāties kvantu superpozīcija.
Kas ir Šrēdingera kaķis, Šrēdingera kaķis, viss par Šrēdingera kaķi, Šrēdingera kaķu paradokss, Šrēdingera pieredze ar kaķi, kaķis kastē, ne dzīvs, ne beigts kaķis, ir Šrēdingera kaķis dzīvs, eksperimentējiet ar kaķi
Tas ir kaķis, kas vienlaikus ir gan dzīvs, gan miris. Viņš ir parādā šo nelaimīgo stāvokli Nobela prēmijas laureāts fizikā austriešu zinātnieks Ervīns Rūdolfs Jozefs Aleksandrs Šrēdingers.
Sadaļas:
Eksperimenta būtība / paradokss
Kaķis atrodas slēgtā kastē ar mehānismu, kurā atrodas radioaktīvais kodols un indīgas gāzes tvertne. Eksperimenta raksturlielumi ir izvēlēti tā, lai varbūtība, ka kodols sadalīsies 1 stundas laikā, būtu 50%. Ja kodols sadalās, tas iedarbina mehānismu, atveras gāzes tvertne, un kaķis nomirst. Saskaņā ar kvantu mehāniku, ja netiek veikts kodola novērojums, tad tā stāvokli raksturo divu stāvokļu superpozīcija (sajaukšanās) - sabrukušais kodols un nesadalījies kodols, tāpēc kaķis, kas sēž kastē, ir gan dzīvs, gan miris. uzreiz.
Tiklīdz jūs atverat kastīti, eksperimentētājam vajadzētu redzēt tikai vienu stāvokli - "kodols ir sabojājies, kaķis ir miris" vai "kodols nav sabojājies, kaķis ir dzīvs". Bet, lai gan procesā nav novērotāja, neveiksmīgais dzīvnieks paliek “miris”.
Marginalizēts
- Nelaime nekad nenāk viena
Apšaubāma ir ne tikai kastes iemītnieka astes veselība, bet arī dzimums: sākotnējā eksperimentā Šrēdingera kaķis patiesībā bija kaķis (die Katze). - Nav "beigtu" kaķu
Svarīgi atcerēties, ka Šrēdingera eksperiments nebija paredzēts, lai pierādītu "beigtu" kaķu esamību (un, pretēji spēles "Portāls" otrajā daļā teiktajam, tas nebija izdomāts kā attaisnojums kaķu nogalināšanai). Acīmredzot kaķim jābūt dzīvam vai mirušam, jo nav starpstāvokļa.
Pieredze rāda, ka kvantu mehānika nespēj aprakstīt makrosistēmu (kurā ietilpst kaķis) uzvedību: tā ir nepilnīga bez dažiem noteikumiem, kas norāda, kad sistēma izvēlas vienu konkrētu stāvokli, kādos apstākļos viļņu funkcija sabrūk un kaķis vai nu paliek dzīvs. vai kļūst miris, bet pārstāj būt abu sajaukums.
Autors uzskata, ka galavārds ir jāatstāj kaķim, kurš, pat ja viņš neko nezina par kvantu mehāniku, noteikti ir labāk informēts par savu stāvokli. Taču viņa kā novērotāja kompetence zinātnieku vidū acīmredzot rada šaubas. Izņēmums ir Hanss Moraveks, Bruno Māršals un Makss Tegmarks, kuri ierosināja Šrēdingera eksperimenta modifikāciju, kas pazīstama kā “kvantu pašnāvība”, kas ir eksperiments ar kaķi no kaķa viedokļa. Zinātnieki centās parādīt atšķirību starp Kopenhāgenas un daudzu pasauļu kvantu mehānikas interpretācijām. Ja daudzu pasauļu interpretācija ir pareiza, kaķis, par prieku saviem līdzjūtējiem, kļūst par Tsoi un vienmēr paliek dzīvs, jo dalībnieks eksperimenta rezultātu var novērot tikai tajā pasaulē, kurā viņš izdzīvo.
- Nadavs Katzs no Kalifornijas universitātes un viņa kolēģi publicēja laboratorijas eksperimenta rezultātus, kurā viņi spēja “atgriezt” daļiņas kvantu stāvokli un pēc šī stāvokļa mērīšanas. Tādējādi ir iespējams glābt kaķa dzīvību neatkarīgi no viļņu funkcijas sabrukšanas apstākļiem. Nav svarīgi, vai viņš ir dzīvs vai miris: jūs vienmēr varat to atgūt [saite] .
- 06/03/2011 RIA Novosti ziņoja, ka ķīniešu fiziķi spējuši radīt astoņu fotonu "Šrodingera kaķis"[saite] , kam būtu jāveicina nākotnes kvantu datoru izstrāde
Tēls kultūrā
Varbūt neviens nav darījis vairāk, lai popularizētu kvantu mehāniku kā nabaga kaķis. Pat cilvēki, kuri ir vistālāk no šīs sarežģītās zināšanu jomas, uztraucoties par, iespējams, cietušā dzīvnieka likteni, cenšas izprast eksperimenta smalkumus, cerot, ka viss nav tik slikti. Kaķis iedvesmo māksliniekus un populārā kultūra.
Minēsim viņa galvenos sasniegumus:
Jebkurš joks par Šrēdingera kaķi ir smieklīgs un nejauki vienlaikus. Šrēdingers un Heizenbergs brauc pa šoseju uz konferenci, Šrēdingers brauc. Pēkšņi atskan blīkšķis un viņš aptur mašīnu. Heizenbergs skatās uz ceļu:
- Ak Dievs, izskatās, ka es notriecu kaķi!
- Viņš nomira? – Precīzi pateikt nevaru.Šrēdingers staigāja pa istabu, meklējot sūdošo kaķēnu, un tas sēdēja kastē ne dzīvs, ne miris. Dažādi: Piemēram, Jasirs Arafats bija šādā stāvoklī, kad pirms nāves atradās komā, kā arī Osama Bin Ladens. Saskaņā ar Absurdopedia, cūka kulē ir Šrēdingera kaķu eksperimenta vienkāršota versija [saite]. Stīvens Hokings pārfrāzēja to, kas kļuva atpazīstamības frāze Hanss Josts “Kad es dzirdu par kultūru, es sniedzos pēc ieroča” šādi: “Kad es dzirdu par Šrēdingera kaķi, mana roka sniedzas pēc pistoles!” Tas skaidrojams ar to, ka, tāpat kā daudzi citi fiziķi, Hokings uzskata, ka “Kopenhāgenas skolas” kvantu mehānikas interpretācija nepamatoti uzsver novērotāja lomu. Saistībā ar MEPhI Teoloģijas katedras atklāšanu tiešsaistē ir izplatījusies šāda aina:
1935. gadā kvēls jaunizveidotās kvantu mehānikas pretinieks Ēriks Šrēdingers publicēja rakstu, kura mērķis bija atklāt un pierādīt jaunās fizikas attīstības nozares nekonsekvenci.
Raksta būtība ir domu eksperimenta veikšana:
- Dzīvs kaķis tiek ievietots pilnībā noslēgtā kastē.
- Blakus kaķim ir novietots Geigera skaitītājs, kurā ir viens radioaktīvais atoms.
- Ar skābi piepildīta kolba ir tieši savienota ar Geigera skaitītāju.
- Iespējamā radioaktīvā atoma sabrukšana aktivizēs Geigera skaitītāju, kas, savukārt, salauzīs kolbu un no tās izlijušā skābe nogalinās kaķi.
- Vai kaķis paliks dzīvs vai nomirs, ja paliks pie tik neērtiem kaimiņiem?
- Eksperimentam tiek atvēlēta viena stunda.
Atbildēt uz šo jautājumu un tika aicināts pierādīt kvantu teorijas nekonsekvenci, kuras pamatā ir superpozīcija: paradoksa likums – visas mūsu pasaules mikrodaļiņas vienmēr atrodas vienlaicīgi divos stāvokļos, līdz tās sāk ievērot.
Tas ir, atrodoties slēgtā telpā (kvantu teorija), mūsu kaķis, tāpat kā viņa neparedzamais kaimiņš - atoms, vienlaikus atrodas divos štatos:
- Dzīvs un tajā pašā laikā beigts kaķis.
- Sabrukušais un tajā pašā laikā nesabrukušais atoms.
Kas, pēc klasiskās fizikas, ir pilnīgs absurds. Šādu savstarpēji izslēdzošu lietu vienlaicīga pastāvēšana nav iespējama.
Un tas ir pareizi, bet tikai no makrokosmosa viedokļa. Savukārt mikropasaulē darbojas pavisam citi likumi, un tāpēc Šrēdingers kļūdījās, piemērojot makropasaules likumus attiecībām mikropasaulē. Neizpratne par to, ka mērķtiecīga mikropasaules notiekošo nenoteiktību novērošana novērš pēdējo.
Citiem vārdiem sakot, ja mēs atveram slēgtu sistēmu, kurā kopā ar radioaktīvo atomu ir ievietots kaķis, mēs redzēsim tikai vienu no iespējamajiem subjekta stāvokļiem.
To pierādīja amerikāņu fiziķis no Arkanzasas universitātes Arts Hobsons. Saskaņā ar viņa teoriju, ja jūs savienojat mikrosistēmu (radioaktīvo atomu) ar makrosistēmu (Geigera skaitītāju), pēdējā noteikti tiks piesātināta ar pirmās kvantu sapīšanās stāvokli un nonāks superpozīcijā. Un, tā kā mēs nevaram tieši novērot šo fenomenu, tas mums kļūs nepieņemams (kā pierādīja Šrēdingers).
Tātad, mēs noskaidrojām, ka atoms un radiācijas skaitītājs atrodas vienā superpozīcijā. Tad ko vai ko šai sistēmai mēs varam saukt par kaķi? Ja mēs domājam loģiski, kaķis šajā gadījumā kļūst par radioaktīvā kodola stāvokļa indikatoru (vienkārši indikatoru):
- Kaķis ir dzīvs, serde nav sapuvusi.
- Kaķis ir miris, kodols ir sadalījies.
Tomēr jāņem vērā fakts, ka arī kaķis ir daļa no vienas sistēmas, jo arī tas atrodas kastes iekšpusē. Tāpēc kaķis saskaņā ar kvantu teoriju atrodas tā saucamajā nelokālajā saiknē ar atomu, t.i. apmulsušā stāvoklī, kas nozīmē mikropasaules superpozīcijā.
No tā izriet, ka, ja vienā no sistēmas objektiem notiek pēkšņas izmaiņas, tas pats notiks ar citu objektu, neatkarīgi no tā, cik tālu tie atrodas viens no otra. Abu objektu stāvokļa momentānas izmaiņas pierāda, ka mums ir darīšana ar vienu sistēmu, ko telpa vienkārši sadala divās daļās.
Tas nozīmē, ka mēs varam ar pārliecību teikt, ka Šrēdingera kaķis uzreiz ir vai nu dzīvs, ja atoms nav satrūcis, vai miris, ja atoms ir satrūcis.
Un tomēr, pateicoties Šrēdingera domu eksperimentam, tika uzbūvēta matemātiska ierīce, kas apraksta mikropasaules superpozīcijas. Šīs zināšanas ir plaši pielietotas kriptogrāfijā un datortehnoloģijās.
Nobeigumā vēlos atzīmēt visu veidu rakstnieku un kino neizsīkstošo mīlestību pret “Šrodingera kaķa” noslēpumaino paradoksu. Tas ir tikai daži piemēri:
- Maģiska ierīce Lukjaņenko romānā "Pēdējais pulkstenis" ar nosaukumu "Šrodingera kaķis".
- Duglasa Adamsa detektīvromānā Dirka Glenta detektīvu aģentūra ir dzīva diskusija par Šrēdingera kaķa problēmu.
- R. E. Heinleina romānā Kaķis iet cauri sienām galvenais varonis kaķis gandrīz pastāvīgi atrodas divos stāvokļos vienlaikus.
- Slavens Češīras kaķis Lūiss Kerols romānā “Alise Brīnumzemē” mīl parādīties vairākās vietās vienlaikus.
- Romānā Fārenheita 451 Rejs Bredberijs izvirza jautājumu par Šrēdingera kaķi dzīvā un mirušā mehāniskā suņa formā.
- Romānā “Dziedinošais burvis” Kristofers Stašefs ļoti oriģinālā veidā apraksta savu redzējumu par Šrēdingera kaķi.
Un daudzas citas burvīgas, pilnīgi neiespējamas idejas par tik noslēpumainu domu eksperimentu.
ir fiziķa Ervīna Šrēdingera domu eksperiments, kura būtība ir tāda, ka kaķis kastē ir gan dzīvs, gan miris. Tādējādi zinātnieks pierādīja kvantu mehānikas nepilnību pārejā no subatomiskām sistēmām uz makroskopiskām.
Izcelsme
Austriešu teorētiskais fiziķis Ervins Šrēdingers piedāvāja eksperimentu ar kaķi kastē savā rakstā “Pašreizējā situācija kvantu mehānikā” ( Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik ) publikācijā Naturwissenschaften 1935. gadā.
Paņemam kaķi un ieliekam kastē. Kastē ir atoma kodols un trauks ar indīgu gāzi. Kodolsairšanas iespējamība ir 50%, ja tā notiks, gāzes tvertne atvērsies un kaķis nomirs. Ja pūšana nenotiek, kaķis ir dzīvs. Saskaņā ar kvantu mehānikas pamatiem, pirms mēs atveram kastīti, kaķis atrodas kvantu superpozīcijas stāvoklī - tas ir, visos stāvokļos vienlaikus.
Izrādās, ka “cat-core” sistēmā kaķis var būt dzīvs vai miris ar tādu pašu 50% varbūtību. Vai arī viņš ir gan dzīvs, gan miris vienlaikus.
Popularitāte internetā
Jautājums par Šrēdingera kaķi pirmo reizi tika apspriests internetā 1990. gada maijā Usenet forumā sci.physics. 2000. gada 9. augustā Straight Dope Q&A forumā tika publicēts Šrēdingera kaķim veltīts dzejolis.
2004. gada augustā tiešsaistes mazumtirgotājs ThinkGeek sāka pārdot T-kreklus ar saukli "Schrodinger's Cat Died".
2006. gada 4. janvārī komiksu sērijā Xkcd tika izlaists Šrēdingera komikss.
“Šī komiksa pēdējais panelis ir smieklīgs un nejauki vienlaikus. Kamēr neesi izlasījis, nevari pateikt, kā beigās sanāks.
- Muļķības"
2007. gada 2. jūnijā vietne I Can Has Cheezburger publicēja attēlu ar kaķi kastē ar parakstu: "Jūsu kvantu kastē...viens kaķis...varbūt."
Šrēdingera kaķa vainagojums bija viņam veltīts Google svētku logotips, kas parādījās 2013. gada 12. augustā, Ervina Šrēdingera 126. dzimšanas dienas dienā.
Populārās kultūras atsauces
Filmas, seriāli, grāmatas un Datorspēles, kur šis eksperiments tika minēts. Sniegsim tikai dažus piemērus.
Sestās sezonas Futurama 16. sērijā policija aiztur Šrēdingeru un viņa kaķi.
Filmas Riks un Mortija pirmās sezonas otrajā epizodē galvenie varoņi paralēlā realitātē satiekas ar Šrēdingera kaķiem.
Šeldons Kūpers filmā "Lielā sprādziena teorija" izmantoja Šrēdingera kaķu teoriju, lai paskaidrotu Penijai, kā darbojas attiecības starp vīriešiem un sievietēm.
Nozīme
Šrēdingera kaķis ir ne tikai interneta mēms, bet arī populārās kultūras varonis. Kaķis, kas ir gan dzīvs, gan miris, simbolizē zināmu neskaidrību. Šrēdingeru atceras, kad kaut kas ir gan smieklīgs, gan nē, vai kad kaut kas ir gan aizliegts, gan atļauts. Piemēram, luksofors, kurā vienlaikus deg sarkanā un zaļā gaisma, ir Šrēdingera luksofors.
Galerija
