O Schrödingerovej mačke jednoduchými slovami. Schrödingerova teória jednoduchými slovami

Napriek tomu, že planetárny model atómu sa osvedčil, teória existujúca v tom čase nedokázala úplne vysvetliť všetky procesy pozorované v reálnom živote. Ukázalo sa, že v skutočnosti z nejakého dôvodu klasická newtonovská mechanika nefunguje na mikroúrovni. Tie. prototyp modelu, požičaný z reálneho života, nezodpovedá pozorovaniam vtedajších vedcov v prípade uvažovania o atóme namiesto našej slnečnej sústavy.

Na základe toho bola koncepcia výrazne prepracovaná. Existuje disciplína ako kvantová mechanika. Pri počiatkoch tohto trendu stál vynikajúci fyzik Erwin Schrödinger.

Koncept superpozície

Hlavným princípom, ktorý odlišuje novú teóriu, je princíp superpozície. Podľa tohto princípu môže byť kvantum (elektrón, fotón alebo protón) v dvoch stavoch súčasne. Ak uľahčiť pochopenie túto formuláciu, potom dostaneme skutočnosť, ktorú si v našej mysli úplne nedokážeme predstaviť. Kvantum môže byť na dvoch miestach súčasne.

V čase svojho vzniku táto teória odporovala nielen klasickej mechanike, ale aj zdravému rozumu. Už teraz si vzdelaný človek, ďaleko od fyziky, vie len ťažko predstaviť takúto situáciu. Koniec koncov, toto chápanie v konečnom dôsledku znamená, že on sám čitateľ môže byť teraz a tu a tam. Takto si človek snaží predstaviť prechod z makrokozmu do mikrokozmu.

Pre človeka, ktorý bol zvyknutý zažiť pôsobenie newtonovskej mechaniky a vnímať seba samého v jednom bode priestoru, bolo mimoriadne ťažké predstaviť si, že je na dvoch miestach naraz. okrem toho ako taká neexistovala žiadna teória a zákonitosti pri prechode z makro na mikro. Neexistovalo žiadne pochopenie konkrétnych číselných hodnôt a pravidiel.

však prístroje tej doby už umožňovali jasne opraviť túto „kvantovú disonanciu“. Laboratórne prístroje potvrdili, že formulované postuláty sú skutočne konzistentné a kvantum je schopné byť v dvoch stavoch. Napríklad elektrónový plyn bol zaznamenaný okolo jadra atómu.

Na základe toho Schrödinger sformuloval slávny koncept, ktorý je dnes známy ako teória mačiek.. Účelom tejto formulácie bolo ukázať, že v klasickej teórii fyziky existuje obrovská medzera, ktorá si vyžaduje ďalšie štúdium.

Shroedingerova mačka

Myšlienkový experiment o mačke bol taký mačka bola umiestnená v uzavretej oceľovej krabici. Box bol vybavený zariadenie s jedovatým plynom a zariadenie s jadrom atómu.

Na základe známych postulátov jadro atómu sa môže rozpadnúť na zložky do jednej hodiny, ale nemusí sa rozpadnúť. Pravdepodobnosť tejto udalosti je teda 50%.

Ak sa jadro rozpadne, aktivuje sa protiregistrátor a v reakcii na túto udalosť sa jedovatá látka uvoľní z predtým opísaného zariadenia, ktorým je box vybavený. Tie. mačka zomiera na jed. Ak sa tak nestane, mačka nezomrie, resp. Na základe 50% pravdepodobnosti rozkladu je 50% šanca, že mačka prežije.

Na základe kvantovej teórie, Atóm môže byť v dvoch stavoch naraz. Tie. atóm sa rozpadol aj nerozpadol. To znamená, že registrátor pracoval, rozbil nádobu s jedom a nerozpadol sa. Mačka bola otrávená jedom a mačka zároveň nebola otrávená jedom.

Ale predstaviť si taký obrázok, že pri otvorení krabice výskumník okamžite našiel mŕtvu a živú mačku, je jednoducho nemožné. Mačka je buď živá alebo mŕtva. Toto je paradox situácie. Pre myseľ diváka je nemožné predstaviť si mŕtvu-živú mačku.

Paradoxom je, že mačka je objektom makrokozmu. Podľa toho povedať o ňom, že je živý a mŕtvy, t.j. je v dvoch stavoch naraz, podobne ako kvantum, nebude úplne správne.

Pomocou tohto príkladu Schrödinger sa sústredil práve na to, že medzi makro- a mikrosvetmi neexistujú jasné paralely.. Z následných pripomienok odborníkov jasne vyplýva, že by sa mal brať do úvahy systém detektor žiarenia – mačka, a nie divák – mačka. V systéme detektor-mačka je pravdepodobná iba jedna udalosť.

Vznikol akýsi „sekundárny“. Sám sa málokedy zaoberal konkrétnym vedeckým problémom. Jeho obľúbeným žánrom bola reakcia na niečí vedecký výskum, vývoj tohto diela alebo jeho kritiku. Napriek tomu, že sám Schrödinger bol svojou povahou individualista, vždy potreboval niekoho iného myšlienku, podporu do ďalšej tvorby. Napriek tomuto zvláštnemu prístupu sa Schrödingerovi podarilo urobiť veľa objavov.

Životopisné informácie

Schrödingerovu teóriu dnes poznajú nielen študenti fyzikálnych a matematických odborov. Bude to zaujímať každého, kto sa zaujíma o populárnu vedu. Túto teóriu vytvoril známy fyzik E. Schrodinger, ktorý sa zapísal do dejín ako jeden z tvorcov kvantovej mechaniky. Vedec sa narodil 12. augusta 1887 v rodine majiteľa továrne na výrobu olejových súknov. Budúci vedec, ktorý sa svojou záhadou preslávil po celom svete, mal v detstve rád botaniku a kreslenie. Jeho prvým mentorom bol jeho otec. V roku 1906 začal Schrödinger štúdium na Viedenskej univerzite, počas ktorého začal obdivovať fyziku. Keď prišla prvá svetová vojna, vedec išiel slúžiť ako delostrelec. Vo voľnom čase študoval teórie Alberta Einsteina.

Začiatkom roku 1927 sa vo vede vyvinula dramatická situácia. E. Schrödinger veril, že myšlienka kontinuity vĺn by mala slúžiť ako základ pre teóriu kvantových procesov. Naopak, Heisenberg veril, že koncept diskrétnosti vĺn, ako aj myšlienka kvantových skokov, by mali byť základom pre túto oblasť vedomostí. Niels Bohr neprijal žiadnu z pozícií.

Pokroky vo vede

Za koncept vlnovej mechaniky v roku 1933 dostal Schrödinger Nobelovu cenu. Keďže bol vedec vychovaný v tradíciách klasickej fyziky, nemohol myslieť v iných kategóriách a nepovažoval kvantovú mechaniku za plnohodnotné odvetvie poznania. Nemohol sa uspokojiť s duálnym správaním častíc a snažil sa ho zredukovať výlučne na vlnové správanie. Schrödinger to vo svojej diskusii s N. Bohrom vyjadril takto: „Ak plánujeme zachovať tieto kvantové skoky vo vede, potom vo všeobecnosti ľutujem, že som svoj život spojil s atómovou fyzikou.“

Ďalšia práca výskumníka

Schrödinger zároveň nebol len jedným zo zakladateľov modernej kvantovej mechaniky. Bol to on, kto zaviedol pojem „objektivita opisu“ do vedeckého používania. Ide o schopnosť vedeckých teórií opísať realitu bez účasti pozorovateľa. Jeho ďalší výskum sa venoval teórii relativity, termodynamickým procesom, Bornovej nelineárnej elektrodynamike. Vedci tiež urobili niekoľko pokusov o vytvorenie jednotnej teórie poľa. Okrem toho E. Schrödinger ovládal šesť jazykov.

Najznámejšia hádanka

Schrödingerova teória, v ktorej vystupuje tá istá mačka, vyrástla z kritiky vedcov kvantovej teórie. Jedným z jeho hlavných postulátov je, že pokiaľ systém nie je pozorovaný, je v stave superpozície. A to v dvoch alebo viacerých stavoch, ktoré vylučujú vzájomnú existenciu. Stav superpozície vo vede má nasledujúcu definíciu: je to schopnosť kvanta, ktorým môže byť aj elektrón, fotón alebo napríklad jadro atómu, byť súčasne v dvoch stavoch alebo dokonca v dvoch stavoch. bodov v priestore v čase, keď ho nikto nesleduje.

Objekty v rôznych svetoch

Pre bežného človeka je veľmi ťažké pochopiť takúto definíciu. Koniec koncov, každý objekt hmotného sveta môže byť buď v jednom bode priestoru, alebo v inom. Tento jav možno ilustrovať nasledovne. Pozorovateľ vezme dve krabice a do jednej vloží tenisovú loptičku. Bude jasné, že v jednej krabici je a v druhej nie. Ale ak vložíme elektrón do jedného z kontajnerov, potom bude pravdivé nasledujúce tvrdenie: táto častica je súčasne v dvoch krabiciach, bez ohľadu na to, aké paradoxné sa to môže zdať. Rovnakým spôsobom sa elektrón v atóme nenachádza v presne definovanom bode v tom či onom čase. Otáča sa okolo jadra, pričom sa nachádza vo všetkých bodoch obežnej dráhy súčasne. Vo vede sa tento jav nazýva "elektrónový oblak".

Čo chcel vedec dokázať?

Správanie malých a veľkých objektov sa teda realizuje podľa úplne iných pravidiel. V kvantovom svete existujú určité zákony av makrokozme - úplne iné. Neexistuje však taký pojem, ktorý by vysvetľoval prechod zo sveta hmotných predmetov, ľudí známych, do mikrosveta. Schrödingerova teória vznikla s cieľom demonštrovať nedostatočnosť výskumu v oblasti fyziky. Vedec chcel ukázať, že existuje veda, ktorej účelom je popisovať malé predmety, a existuje oblasť poznania, ktorá študuje bežné predmety. Z veľkej časti kvôli práci vedca bola fyzika rozdelená na dve oblasti: kvantovú a klasickú.

Schrödingerova teória: opis

Vedec opísal svoj slávny myšlienkový experiment v roku 1935. Pri jej realizácii sa Schrödinger opieral o princíp superpozície. Schrödinger zdôraznil, že pokiaľ fotón nepozorujeme, môže to byť buď častica alebo vlna; červená aj zelená; okrúhle aj hranaté. Tento princíp neurčitosti, ktorý priamo vyplýva z konceptu kvantového dualizmu, použil Schrödinger vo svojej slávnej mačacej hádanke. Stručný význam experimentu je nasledovný:

• V uzavretej krabici je umiestnená mačka, ako aj nádoba s kyselinou kyanovodíkovou a rádioaktívnou látkou.
• Jadro sa môže rozpadnúť do hodiny. Pravdepodobnosť tohto je 50%.
• Ak sa atómové jadro rozpadne, zaznamená to Geigerov počítač. Mechanizmus bude fungovať a skrinka s jedom sa rozbije. Mačka zomrie.
• Ak nedôjde k rozpadu, potom bude Schrödingerova mačka nažive.

Podľa tejto teórie, kým nie je mačka pozorovaná, je súčasne v dvoch stavoch (mŕtva a živá), rovnako ako jadro atómu (rozložené alebo nerozložené). To je samozrejme možné len podľa zákonov kvantového sveta. V makrokozme nemôže byť mačka živá aj mŕtva súčasne.

Pozorovateľský paradox

Pre pochopenie podstaty Schrödingerovej teórie je potrebné mať pochopenie aj pre paradox pozorovateľa. Jeho význam spočíva v tom, že objekty mikrokozmu môžu byť súčasne v dvoch stavoch len vtedy, keď nie sú pozorované. Napríklad vo vede je známy takzvaný „Experiment s 2 štrbinami a pozorovateľom“. Na nepriehľadnú platňu, v ktorej boli vytvorené dve vertikálne štrbiny, vedci nasmerovali lúč elektrónov. Na obrazovke za platňou elektróny namaľovali vlnový vzor. Inými slovami, nechali čierne a biele pruhy. Keď chceli vedci pozorovať, ako elektróny prelietavajú cez štrbiny, častice na obrazovke zobrazili iba dva zvislé pruhy. Správali sa ako častice, nie ako vlny.

Kodanské vysvetlenie

Moderné vysvetlenie Schrödingerovej teórie sa nazýva kodanské. Na základe paradoxu pozorovateľa to znie takto: pokiaľ nikto nepozoruje jadro atómu v sústave, nachádza sa súčasne v dvoch stavoch – rozpadnutý a nerozpadnutý. Tvrdenie, že mačka je živá a mŕtva zároveň, je však mimoriadne mylné. Veď v makrokozme nikdy nie sú pozorované rovnaké javy ako v mikrokozme.

Preto nehovoríme o systéme „cat-core“, ale o tom, že Geigerov počítač a jadro atómu sú vzájomne prepojené. Jadro si môže vybrať jeden alebo druhý stav v okamihu, keď sa vykonávajú merania. Táto voľba sa však nekoná v momente, keď experimentátor otvorí krabicu so Schrödingerovou mačkou. V skutočnosti sa otvorenie schránky odohráva v makrokozme. Inými slovami, v systéme, ktorý je veľmi vzdialený od atómového sveta. Preto si jadro vyberá svoj stav presne v momente, keď narazí na detektor Geigerovho počítača. Erwin Schrödinger teda vo svojom myšlienkovom experimente úplne nepopísal systém.

Všeobecné závery

Nie je teda celkom správne spájať makrosystém s mikroskopickým svetom. V makrokozme kvantové zákony strácajú svoju silu. Jadro atómu môže byť súčasne v dvoch stavoch iba v mikrokozme. To isté sa nedá povedať o mačke, pretože je objektom makrokozmu. Preto sa len na prvý pohľad zdá, že mačka prechádza zo superpozície do jedného zo stavov v momente otvorenia škatule. V skutočnosti je jeho osud určený v okamihu, keď atómové jadro interaguje s detektorom. Záver možno vyvodiť nasledovne: stav systému v hádanke Erwina Schrödingera nemá nič spoločné s človekom. Nezáleží na experimentátorovi, ale na detektore – predmete, ktorý jadro „pozoruje“.

Pokračovanie konceptu

Schrödingerova teória je opísaná jednoducho takto: kým pozorovateľ sa na systém nepozerá, môže byť súčasne v dvoch stavoch. Ďalší vedec - Eugene Wigner však zašiel ďalej a rozhodol sa doviesť Schrödingerovu koncepciu do úplnej absurdity. "Prepáčte!" povedal Wigner, "čo ak vedľa experimentátora, ktorý sleduje mačku, je jeho kolega?" Partner nevie, čo presne videl samotný experimentátor v momente, keď otvoril škatuľu s mačkou. Schrödingerova mačka opúšťa stav superpozície. Nie však pre kolegu pozorovateľa. Až v tom okamihu, keď sa osud mačky dozvie, môže byť zviera konečne nazývané živé alebo mŕtve. Okrem toho sú na planéte Zem miliardy ľudí. A konečný verdikt možno vyniesť až vtedy, keď sa výsledok experimentu stane majetkom všetkých živých bytostí. Osud mačky a Schrödingerovej teórii možno samozrejme stručne povedať všetkým ľuďom, ale je to veľmi dlhý a namáhavý proces.

Princípy kvantového dualizmu vo fyzike neboli nikdy vyvrátené Schrödingerovým myšlienkovým experimentom. V istom zmysle nemožno každého tvora nazvať ani živým, ani mŕtvym (je v superpozícii), pokiaľ existuje aspoň jedna osoba, ktorá ho nesleduje.

Ak je krabica otvorená, potom musí experimentátor vidieť iba jeden konkrétny stav: "jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva", alebo "jadro sa nerozpadlo, mačka žije"

„Schrödingerova mačka“ je názov zábavného myšlienkového experimentu, ktorý, uhádli ste, Schrödinger, alebo skôr nositeľ Nobelovej ceny za fyziku, rakúsky vedec Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger.

Wikipedia experiment definuje takto: "Mačka je umiestnená v uzavretej krabici. Krabica obsahuje mechanizmus obsahujúci rádioaktívne jadro a nádobu s jedovatým plynom. Parametre experimentu sú zvolené tak, aby pravdepodobnosť, že sa jadro rozpadne v r. 1 hodina je 50% Ak sa jadro rozpadne, uvedie mechanizmus do pohybu - otvorí sa nádoba s plynom a mačka zomrie.

Podľa kvantovej mechaniky, ak sa nad jadrom nepozoruje, jeho stav je opísaný superpozíciou (zmiešaním) dvoch stavov - rozpadnutého jadra a nerozpadnutého jadra, takže mačka sediaca v krabici je živá aj mŕtva. zároveň. Ak je krabica otvorená, potom musí experimentátor vidieť iba jeden konkrétny stav: „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“, alebo „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“.

Prečítajte si tiež :

Ukazuje sa, že na výstupe máme živú alebo mŕtvu mačku, ale v potenciáli je mačka živá aj mŕtva súčasne. Schrodinger sa teda pokúsil dokázať obmedzenia kvantovej mechaniky bez toho, aby na ňu aplikoval určité pravidlá.

Kodanská interpretácia kvantovej fyziky – a najmä tento experiment – ​​naznačuje, že mačka nadobúda vlastnosti jednej z potenciálnych fáz (živá alebo mŕtva) až po zásahu pozorovateľa do procesu.

To znamená, že keď konkrétny Schrödinger otvorí škatuľu, bude musieť so stopercentnou istotou nakrájať párky alebo zavolať veterinára. Mačka bude určite živá alebo náhle mŕtva. Ale pokiaľ v procese nie je žiadny pozorovateľ - konkrétna osoba s nepochybnými zásluhami vo forme vízie a aspoň jasného vedomia - mačka bude v pozastavenom stave "medzi nebom a zemou".

Staroveké podobenstvo o mačke, ktorá chodí sama, naberá v tomto kontexte nové odtiene. Schrödingerova mačka nepochybne nie je najprosperujúcejším tvorom vo vesmíre. Poprajme kocúrovi, aby mu to vyšlo a prejdime k ďalšiemu zábavnému problému z tajomného a niekedy nemilosrdného sveta kvantovej mechaniky.

Znie to takto: "Aký zvuk vydáva strom padajúci v lese, ak v blízkosti nie je žiadna osoba, ktorá by mohla tento zvuk vnímať?" Tu, na rozdiel od čiernobieleho osudu nešťastnej / šťastnej mačky, stojíme pred viacfarebnou paletou špekulácií: nie je žiadny zvuk / je tu zvuk, čo to je, ak je a ak nie je, tak prečo? Na túto otázku nie je možné odpovedať z veľmi jednoduchého dôvodu – nemožnosť uskutočniť experiment. Každý experiment totiž predpokladá prítomnosť pozorovateľa, ktorý je schopný vnímať a vyvodzovať závery.

Prečítajte si tiež :

To znamená, že nie je možné predpokladať, čo sa deje s objektmi reality okolo nás v našej neprítomnosti. A ak sa to nedá vnímať, tak to neexistuje. Len čo miestnosť opustíme, všetok jej obsah spolu s miestnosťou samotnou prestane existovať, alebo presnejšie, ďalej existuje len v potenciáli.

Súčasne dochádza k požiaru alebo povodni, krádeži zariadenia alebo narušiteľom. Navyše v ňom existujeme aj my, v rôznych potenciálnych stavoch. Jeden chodím po izbe a pískam si hlúpu melódiu, druhý smutne pozerám do okna, tretí telefonuje s manželkou. Žije v ňom aj naša náhla smrť či radostná správa v podobe nečakaného telefonátu.

Predstavte si na chvíľu všetky možnosti skryté za dverami. Teraz si predstavte, že celý náš svet je len zbierkou takýchto nerealizovaných potenciálov. Smiešne, však?

O Tu však vyvstáva prirodzená otázka: no a čo? Áno – vtipné, áno – zaujímavé, ale čo sa tým v skutočnosti mení? Veda o tom skromne mlčí. Pre kvantovú fyziku takéto poznatky otvárajú nové cesty v chápaní Vesmíru a jeho mechanizmov, no pre nás, ľudí vzdialených od veľkých vedeckých objavov, sa takéto informácie zdajú byť zbytočné.

Ako je to za nič!? Veď ak ja, smrteľník, existujem v tomto svete, potom ja, nesmrteľný, existujem v inom svete! Ak môj život pozostáva zo série neúspechov a smútku, potom niekde existujem - šťastný a šťastný? V skutočnosti nie je nič mimo našich pocitov, rovnako ako nie je priestor, kým doň nevstúpime. Naše orgány vnímania nás len klamú, kreslia v mozgu obraz sveta, ktorý nás „obklopuje“. Čo je vlastne mimo nás, zostáva záhadou za siedmimi pečaťami.

Všetci sme už počuli o slávnej Schrödingerovej mačke, ale vieme, o akú mačku v skutočnosti ide? Poďme na to a skúsme sa o slávnej Schrödingerovej mačke porozprávať jednoduchými slovami.

Schrödingerova mačka je experiment vykonaný Erwinom Schrödingerom, jedným zo zakladateľov kvantovej mechaniky. Navyše nejde o obyčajný fyzikálny experiment, ale duševný.

Treba priznať, že Erwin Schrödinger bol veľmi nápaditý človek.

Čo teda máme ako pomyselný základ experimentu? V krabici je umiestnená mačka. Škatuľa obsahuje aj Geigerov počítač s veľmi malým množstvom rádioaktívneho materiálu. Množstvo látky je také, že pravdepodobnosť rozpadu a nerozpadu jedného atómu za hodinu je rovnaká. Ak sa atóm rozpadne, spustí sa špeciálny mechanizmus, ktorý rozbije banku s kyselinou kyanovodíkovou a úbohá mačka zomrie. Ak nedôjde ku kolapsu, mačka bude naďalej pokojne sedieť vo svojej krabici a snívať o párkoch.

Čo je podstatou Schrödingerovej mačky? Prečo vôbec prísť s takým neskutočným zážitkom?

Či je mačka živá alebo nie, spoznáme podľa výsledkov experimentu až vtedy, keď škatuľu otvoríme. Z pohľadu kvantovej mechaniky je mačka súčasne (ako atóm hmoty) v dvoch stavoch naraz – živá aj mŕtva súčasne. Toto je slávny paradox Schrödingerovej mačky.

To samozrejme nemôže byť. Erwin Schrödinger pripravil tento myšlienkový experiment, aby ukázal nedokonalosť kvantovej mechaniky pri prechode od subatomárnych k makroskopickým systémom.

Tu je Schrödingerova vlastná formulácia:

Môžete tiež skonštruovať prípady, v ktorých stačí burleska. Nechajte nejakú mačku zavrieť do oceľovej komory spolu s nasledujúcim diabolským strojom (ktorý by mal byť nezávislý od zásahu mačky): vo vnútri Geigerovho počítača je malé množstvo rádioaktívneho materiálu - také malé, že sa v ňom môže rozpadnúť iba jeden atóm. hodinu, ale s rovnakou pravdepodobnosťou sa nemusí rozpadnúť; ak k tomu dôjde, čítacia trubica sa vybije a aktivuje sa relé, ktoré spustí kladivo, čím sa zlomí kužeľ kyseliny kyanovodíkovej.

Ak celý tento systém necháme hodinu pre seba, potom môžeme povedať, že po tomto čase bude mačka nažive, pokiaľ sa atóm nerozpadne. Prvý rozpad atómu by mačku otrávil. Psi-funkcia systému ako celku to vyjadrí zmiešaním v sebe alebo rozmazaním živej a mŕtvej mačky (prepáčte ten výraz) v rovnakých pomeroch. Typické v takýchto prípadoch je, že neistota, pôvodne obmedzená na atómový svet, sa premení na makroskopickú neistotu, ktorú možno eliminovať priamym pozorovaním. To nám bráni naivne akceptovať „model rozmazania“ ako odrážajúci realitu. To samo o sebe neznamená nič nejasné alebo protirečivé. Je rozdiel medzi neostrou alebo neostrou fotkou a záberom z oblaku alebo hmly.

Rozhodne pozitívnym bodom tohto experimentu je fakt, že počas jeho priebehu nebolo zranené ani jedno zviera.

Nakoniec, aby ste si upevnili materiál, odporúčame vám pozrieť si video zo starej dobrej série „Teória veľkého tresku“.

A ak zrazu máte otázky alebo sa učiteľ spýtal na problém z kvantovej mechaniky, kontaktujte nás. Spoločne vyriešime všetky problémy oveľa rýchlejšie!

Čo je to Schrödingerova mačka, Schrödingerova mačka, všetko o Schrödingerovej mačke, Schrödingerov mačací paradox, Schrödingerova skúsenosť s mačkou, mačka v krabici, ani živá, ani mŕtva mačka, je Schrödingerova mačka živá, experiment s mačkou

Toto je mačka, ktorá je živá aj mŕtva zároveň. Za takýto nepriaznivý stav vďačí nositeľovi Nobelovej ceny za fyziku, rakúskemu vedcovi Erwinovi Rudolfovi Josephovi Alexandrovi Schrödingerovi.

Sekcie:

Podstata experimentu / paradoxu

Mačka je v uzavretej krabici, kde je mechanizmus obsahujúci rádioaktívne jadro a nádobu s jedovatým plynom. Charakteristiky experimentu sú zvolené tak, aby pravdepodobnosť rozpadu jadra za 1 hodinu bola 50 %. Ak sa jadro rozpadne, uvedie mechanizmus do pohybu, plynová nádoba sa otvorí a mačka zomrie. Podľa kvantovej mechaniky, ak sa nad jadrom nepozoruje, jeho stav je opísaný superpozíciou (zmiešaním) dvoch stavov - rozpadnutého jadra a nerozpadnutého jadra, takže mačka sediaca v krabici je živá aj mŕtva. zároveň.

Oplatí sa otvoriť krabicu – a experimentátor by mal vidieť iba jeden stav – „jadro sa rozpadlo, mačka je mŕtva“ alebo „jadro sa nerozpadlo, mačka žije“. Ale zatiaľ čo v procese nie je žiadny pozorovateľ, nešťastné malé zviera zostáva "mŕtve".

Okraje

• Nešťastie nikdy nepríde samo
  Spochybňuje sa nielen zdravotný stav chvostnatého obyvateľa boxu, ale aj jeho pohlavie: v pôvodnom experimente bola Schrödingerova mačka stále mačkou (die Katze).
• Neexistujú žiadne "mŕtve" mačky
  Je dôležité si uvedomiť, že Schrödingerov experiment nemá za cieľ dokázať existenciu „mŕtvych“ mačiek (a na rozdiel od toho, čo bolo povedané v druhej časti hry Portal, nebol vynájdený ako ospravedlnenie pre zabíjanie mačiek). Je zrejmé, že mačka musí byť nevyhnutne živá alebo mŕtva, pretože neexistuje žiadny prechodný stav.
  Skúsenosti ukazujú, že kvantová mechanika nedokáže opísať správanie makrosystémov (ku ktorým mačka patrí): je neúplná bez nejakých pravidiel, ktoré indikujú, kedy si systém vyberie jeden konkrétny stav, za akých podmienok sa vlnová funkcia zrúti a mačka buď zostane žije alebo sa stáva mŕtvym., ale prestáva byť zmesou oboch.

Výklady Kodanská interpretácia popiera, že pred otvorením krabice je mačka v stave miešania živých a mŕtvych. Niektorí veria, že pokiaľ je box zatvorený, systém je v superpozícii stavov „rozložené jadro, mŕtva mačka“ a „nerozložené jadro, živá mačka“, a keď sa box otvorí, vlnová funkcia skolabuje až potom. na jednu z možností. Iné - to "pozorovanie" nastáva, keď častica z jadra vstúpi do detektora; žiaľ, v kodanskom výklade nie je jasné pravidlo, ktoré hovorí, kedy sa to stane, a preto je tento výklad neúplný, kým sa do neho takéto pravidlo nezavedie alebo sa nepovie, ako ho možno v zásade zaviesť. Everettov výklad mnohých svetov, na rozdiel od Kodane nepovažuje proces pozorovania za niečo výnimočné. Tu existujú oba stavy mačky, ale dekohere - to znamená, ako autor pochopil, že jednota týchto stavov je narušená v dôsledku interakcie s prostredím. Keď pozorovateľ otvorí krabicu, zapletie sa (zmieša sa) s mačkou, čo má za následok dva stavy pozorovateľa, jeden zodpovedá živej a jeden mŕtvej mačke. Tieto stavy navzájom neinteragujú. Mačka ako kompetentný pozorovateľ
Autor sa domnieva, že rozhodujúce slovo malo byť prenechané mačke, ktorá síce nerozumie ani jednému belmesovi z kvantovej mechaniky, no svoj stav si určite uvedomuje najlepšie. Jeho schopnosť pozorovateľa však medzi vedcami zjavne vyvoláva pochybnosti. Výnimkou sú Hans Moravec, Bruno Marshal a Max Tegmark, ktorí navrhli modifikáciu Schrödingerovho experimentu známeho ako „kvantová samovražda“, čo je experiment s mačkou z pohľadu mačky. Vedci sledovali cieľ ukázať rozdiel medzi interpretáciou kvantovej mechaniky v Kodani a mnohými svetmi. Ak je interpretácia viacerých svetov správna, mačka sa na radosť sympatizantov stane Tsoi a vždy zostane nažive, pretože účastník môže pozorovať výsledok experimentu iba vo svete, v ktorom prežije.

• Nadav Katz z Kalifornskej univerzity a jeho kolegovia zverejnili výsledky laboratórneho experimentu, v ktorom sa im podarilo „vrátiť“ kvantový stav častice späť, navyše po zmeraní tohto stavu. Tak je možné zachrániť život mačky bez ohľadu na podmienky pre kolaps vlnovej funkcie. Nezáleží na tom, či je živý alebo mŕtvy: vždy môžete vyhrať späť [odkaz] .
• 06.03.2011 RIA Novosti uviedla, že čínski fyzici dokázali tvoriť osemfotónová "Schrodingerova mačka"[odkaz], ktorý by mal prispieť k rozvoju budúcich kvantových počítačov

Obraz v kultúre

Snáď nikto neurobil pre popularizáciu kvantovej mechaniky viac ako úbohá mačka. Dokonca aj ľudia, ktorí sú najďalej od tohto zložitého poľa poznania, nadšení osudom pravdepodobne trpiaceho zvieratka, sa snažia prísť na zložitosť experimentu a dúfajú, že nie je všetko také zlé. Mačka inšpiruje umelcov a populárnu kultúru.
Spomeňme jeho hlavné prednosti:

Literatúra: Situáciu so Schrodingerovou mačkou rozoberajú protagonisti knihy Dirk Gently's Detecty Agency od Douglasa Adamsa. V knihe Dana Simmonsa Endymion hlavný hrdina Raul Endymion píše svoje rozprávanie, zatiaľ čo obieha okolo Armagasta v Schrödingerovej „škatuľke pre mačky“. V poslednej tretine knihy Roberta Heinleina „The Cat Passing Through Walls“ sa objavuje zázvorový kocúr Pixel, ktorý má vlastnosť Schrödingerovej mačky byť v dvoch stavoch súčasne. V knihe Terryho Pratchetta „Mačka bez bláznov“ je vtipnou formou opísané plemeno takzvaných „Schrödingerských mačiek“, ktoré pochádzajú z tej istej Schrödingerovej mačky. Tento myšlienkový experiment sa viackrát spomína aj v iných Pratchettových dielach, napríklad v románe Dámy a páni. V príbehu F. Gwinpleina McIntyra „Ošetrovateľ Schrödingerovej mačky“ je jednou z postáv Schrödingerov vlastný maznáčik, kocúr Tibbles. Okolo tejto mačky sa totiž odohráva dej humorného príbehu, štedro okoreneného detailmi z rôznych oblastí fyziky. Dej sci-fi románu Fredericka Pohla The Coming of the Quantum Cats (1986) je založený na myšlienke interakcie „susedných“ vesmírov. Vo filozofickej a satirickej miniatúre Nikolaja Baitova „Schrödingerova mačka“ je Schrödingerov paradox obrátený naruby: organizácia s názvom „Liga zvratného času“ monitoruje živú mačku v boxe už 50 rokov bez prerušenia a verí, že zatiaľ čo pozorovanie sa vykonáva - stav, v ktorom mačka býva, by sa nemal meniť. V Lukjanenkovej knihe „Posledná hliadka“ je hlavná postava hodená okolo krku slučkou s názvom „Schrödingerova mačka“, ktorej zvláštnosťou je, že kúzelníci nerozumejú, či je tento tvor nažive alebo nie. Spomínaný v románe Grega Egana „Karanténa“, vo fantázii Christophera Stashefa „Mág liečiteľ“, v Gregovi Beerovi (Gregory Dale Bear) v príbehu „Schrödingerov mor“; Poľský spisovateľ Sapkowski spomína Kodringerovu mačku. V kyberpunkovom románe Mercy Shelleyovej 2048 sa uvádza, že „chlap s priezviskom, ktoré vyzeralo ako kartotéka, dával nejakého nešťastného bioorga do železnej krabice, v ktorej nebolo nič iné ako fľaštička s jedom“. Báseň Svetlany Širankovej „Schrödingerova mačka“ má veľmi inšpiratívny začiatok: „Doktor Schrödinger, vaša mačka stále žije.“ Obrazovka: Vo filme bratov Coenovcov Vážny muž hovorí študent profesorovi: „Rozumiem experimentu s mŕtvou mačkou,“ čo, samozrejme, naznačuje opak. Vo filme "Repo Man" ("Zberatelia", v ruskej pokladni "Rippers"), hlavná postava na začiatku filmu hovorí o neznámom vedcovi, ktorý má mačku. A táto mačka je v stave "... živá aj mŕtva zároveň ...". V jednej z epizód sci-fi série Hviezdna brána SG-1 sa objaví mačka menom Schrödinger. Rovnaké meno mačka má aj hlavný hrdina sci-fi série Sliders. V Hviezdnej bráne SG-1 bola zázvorová mačka menom Schrödinger darovaná mimozemšťanovi. Mŕtvy kocúr Schrödinger sa objavuje v CSI: Las Vegas (8. séria, 15. epizóda: Teória všetkého). Schrödingerova mačka sa spomína aj v televíznom seriáli Teória veľkého tresku, kde ako odpoveď na dievčenskú otázku, či má ísť na rande, hrdina nakreslí prirovnanie k Schrödingerovej mačke, čo znamená, že kým nevyskúšate, nebudete vedieť : „Penny, lebo aby si zistil, či je mačka živá alebo mŕtva, musíš otvoriť krabicu. V sérii "Chrobáky" stvárnil úlohu Schrödingerovej mačky stopa Red Mercury v nastraženom trezore. V japonskom anime „Hellsing (OVA)“ (ako aj v rovnomennej mange) je postava mačacieho muža menom Schrödinger, ktorý nie je živý ani mŕtvy, má schopnosť teleportovať („byť všade a nikde") a je absolútne nezničiteľný. V anime "To Aru Majutsu no Index" hlavná hrdinka namieta proti návrhu dievčaťa pomenovať mačiatko Schrödinger, že mačky nemôžu byť nazývané týmto menom. Anime Shigofumi obsahuje aj mačku menom Schrödinger. V japonskom anime a hre Umineko no naku koro ni sa skúsenosti využívajú pri Battlerovom pokuse dokázať nemožnosť mágie (použité sú aj Devil's Proof, Hempel's Crows, Laplace's Demon). V jednej z futuramských epizód Law and Oracle Schrödinger ukryl drogy v krabici s mačkou. Komiks/manga: Malý komiks o Schrödingerovej mačke a Maxwellovom démonovi. On je mŕtvy: Schrödinger of the Cat: And More Comics na joyreactor.ru. Hry: Existuje pátracia hra „The Return of the Quantum Cat“. V hre Nethack je monštrum Quantum Mechanic, ktoré má občas pri sebe krabicu s mačkou. Stav mačky sa zistí až po otvorení škatule. V hre "Half-Life 2" bola mačka v laboratóriu s teleportmi, nočné mory, o ktorých "stále" navštevuje Barneyho. Portrét Schrödingerovej mačky sa nachádza aj v remaku z roku 1998 založenom na Half-Life. - "Black Mesa" ("Black Mesa", predtým známa ako "Black Mesa: Source"). Odkaz na notársky overenú snímku obrazovky. V každej úrovni Bioshocku je v kúte mŕtva mačka s označením Shrodinger. V druhej časti sa to dá tiež nájsť - mačka odpočíva v jednej z ľadových kryh v zamrznutej miestnosti so štyrmi monitorovacími kamerami v rohoch. Rovnomenná NPC mačka je súčasťou japonskej RPG Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. Hlavný slogan hry Portal, „Torta je lož“, je chybou jedného z výsledkov Schrödingerovho experimentu, konkrétne „Mačka žije“. V druhej časti hry sa tiež nezabúda na mačku. Zmienku o experimente možno nájsť v knihe pravidiel ruskej stolovej hry Age of Aquarius. Mačka tam má dokonca svoj charakteristický tanier - je úplne prázdny, takže sa zdá, že tam nie je. hudba: Takzvaný festival neštandardnej hudby "Schrödingerova mačka", ktorý sa konal pod heslom "Skutočný život - skutočná smrť - skutočná hudba!" a „Je Schrödingerova mačka živá alebo mŕtva? A ty?" Google tiež uvádza, že názov „Schrödingerova mačka“ je takmer hudobným projektom veľmi malého tímu z Koroleva pri Moskve. Album britskej skupiny Tears for Fears „Saturnine Martial and Lunatic“ obsahuje skladbu s rovnakým názvom. S rovnomennou skladbou vystupuje aj ruská skupina „Allein Fur“ Immer. humor: Akýkoľvek vtip o Schrödingerovej mačke je vtipný a nevtipný zároveň. Schrödinger a Heisenberg jazdia po diaľnici na konferenciu, Schrödinger šoféruje. Zrazu sa ozve úder a on zastaví auto. Heisenberg sa pozerá na cestu:
- Bože môj, vyzerá to tak, že som udrel mačku!
- Zomrel?
- Nemôžem to povedať presne. Schrodinger chodil po miestnosti a hľadal mačiatko, ktoré sa posralo, a on sedel v krabici, ani živý, ani mŕtvy. Zmiešaný: Umelci venujú pozornosť Schrödingerovej mačke a snažia sa sprostredkovať nejednoznačnosť jeho polohy pomocou maľby a grafiky. Obrázky tohto malého zvieraťa môžete vidieť aj na tričkách a hrnčekoch. Teroristi, o ktorých sa presne nevie, či sú živí alebo mŕtvi, sa niekedy označujú ako „Schrödingerskí teroristi“. Zo známych osobností bol v tomto stave napríklad Jásir Arafat, keď bol pred smrťou v kóme, ako aj Usáma bin Ládin. Podľa Absurdopedie je mačka v poke zjednodušenou verziou Schrödingerovho experimentu s mačkou [odkaz] . Stephen Hawking parafrázoval slogan Hansa Josta „Keď počujem o kultúre, chytím zbraň“ takto: „Keď počujem o Schrödingerovej mačke, moja ruka siaha po zbrani!“ Vysvetlením je, že podobne ako mnohí iní fyzici, aj Hawking zastáva názor, že „kodanská škola“ výkladu kvantovej mechaniky nezmyselne zdôrazňuje úlohu pozorovateľa. V súvislosti s otvorením Katedry teológie MEPhI sa na sieti rozšíril nasledujúci obrázok: