Schrödingerjeva mačka z enostavnimi besedami je bistvo eksperimenta. O Schrödingerjevi mački s preprostimi besedami

Zagotovo ste večkrat slišali, da obstaja tak pojav, kot je "Schrödingerjeva mačka". Če pa niste fizik, potem si najverjetneje le na daljavo predstavljate, kakšna mačka je in zakaj je potrebna.
»Schrödingerjeva mačka« je ime znamenitega miselnega eksperimenta slavnega avstrijskega teoretičnega fizika Erwina Schrödingerja, ki je tudi Nobelov nagrajenec. S pomočjo tega fiktivnega eksperimenta je znanstvenik želel pokazati nepopolnost kvantne mehanike pri prehodu iz subatomskih sistemov v makroskopske sisteme.
V tem članku poskušamo na preprost način razložiti bistvo Schrödingerjeve teorije o mački in kvantni mehaniki, tako da je dostopna osebi, ki nima višje tehnične izobrazbe. V članku bodo predstavljene tudi različne interpretacije eksperimenta, tudi tiste iz serije Teorija velikega poka.
Vsebina:
1. Opis poskusa
2. Razlaga s preprostimi izrazi
3. Video iz Teorije velikega poka
4. Ocene in komentarji
Opis poskusa
Izvirni članek Erwina Schrödingerja je bil objavljen leta 1935. V njej je bil eksperiment opisan s tehniko primerjave ali celo personifikacije:

Konstruirate lahko tudi primere, v katerih je burleska dovolj. Neka mačka naj bo zaprta v jekleni komori, skupaj z naslednjim diaboličnim strojem (ki bi moral biti neodvisen od posredovanja mačke): znotraj Geigerjevega števca je majhna količina radioaktivnega materiala, tako majhnega, da lahko razpade le en atom uro, vendar z enako verjetnostjo morda ne razpade; če se to zgodi, se bralna cev izprazni in aktivira se rele, ki spusti kladivo, ki razbije stožec cianovodikove kisline.
Če celoten sistem pustimo eno uro samega sebe, potem lahko rečemo, da bo mačka po tem času živa, dokler atom ne razpade. Prvi razpad atoma bi zastrupil mačko. Psi-funkcija sistema kot celote bo to izrazila tako, da bo v sebi zmešala ali namazala živo in mrtvo mačko (oprostite izrazu) v enakih razmerjih. V takšnih primerih je značilno, da se negotovost, ki je bila prvotno omejena na atomski svet, spremeni v makroskopsko negotovost, ki jo je mogoče odpraviti z neposrednim opazovanjem. To nam preprečuje, da bi naivno sprejeli "model zamegljenosti" kot odraz realnosti. Samo po sebi to ne pomeni nič nejasnega ali protislovnega. Obstaja razlika med nejasno ali neizostreno fotografijo in posnetkom oblaka ali megle.
________________________________________
Z drugimi besedami:
1. Tam sta škatla in mačka. Škatla vsebuje mehanizem, ki vsebuje radioaktivno atomsko jedro in posodo s strupenim plinom. Eksperimentalni parametri so izbrani tako, da je verjetnost jedrskega razpada v 1 uri 50 %. Če jedro razpade, se plinska posoda odpre in mačka umre. Če do razpada jedra ne pride, mačka ostane živa in zdrava.
2. Mačko zapremo v škatlo, počakamo eno uro in se vprašamo: je mačka živa ali mrtva?
3. Kvantna mehanika nam tako rekoč pove, da je atomsko jedro (in s tem mačka) v vseh možnih stanjih hkrati (glej kvantno superpozicijo). Preden smo odprli škatlo, je sistem "cat-core" v stanju "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" z verjetnostjo 50% in v stanju "jedro ni razpadlo, mačka je živa" z verjetnostjo 50%. Izkazalo se je, da je mačka, ki sedi v škatli, živa in mrtva hkrati.
4. Po sodobni köbenhavnski interpretaciji je mačka še živa/mrtva brez vmesnih stanj. In izbira stanja razpada jedra se ne zgodi v trenutku odpiranja škatle, ampak tudi, ko jedro vstopi v detektor. Ker redukcija valovne funkcije sistema »mačka-detektor-jedro« ni povezana s človeškim opazovalcem škatle, ampak je povezana z detektorjem-opazovalcem jedra.

Razlaga s preprostimi besedami
V skladu s kvantno mehaniko, če jedra atoma ne opazimo, potem je njegovo stanje opisano z mešanico dveh stanj - razpadlega jedra in nerazpadlega jedra, torej mačka, ki sedi v škatli in pooseblja jedro atoma. je živ in mrtev hkrati. Če je škatla odprta, lahko eksperimentator vidi samo eno specifično stanje - "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" ali "jedro ni razpadlo, mačka je živa."
Bistvo človeškega jezika: Schrödingerjev poskus je pokazal, da je mačka z vidika kvantne mehanike hkrati živa in mrtva, kar pa ne more biti. Posledično ima kvantna mehanika precejšnje pomanjkljivosti.
Vprašanje je naslednje: kdaj sistem preneha obstajati kot mešanica dveh stanj in izbere eno konkretno? Namen poskusa je pokazati, da je kvantna mehanika nepopolna brez nekaterih pravil, ki določajo, pod kakšnimi pogoji se valovna funkcija sesuje in mačka bodisi postane mrtva ali ostane živa, vendar preneha biti mešanica obojega. Ker je jasno, da mora biti mačka nujno ali živa ali mrtva (med življenjem in smrtjo ni vmesnega stanja), bo to enako za atomsko jedro. Nujno mora biti ali razbit ali nerazbit (Wikipedia).
Video iz Teorije velikega poka
Druga najnovejša interpretacija Schrödingerjevega miselnega eksperimenta je zgodba Sheldona Cooperja iz Teorije velikega poka, ki je govoril s Pennyjinim manj izobraženim sosedom. Bistvo Sheldonove zgodbe je, da se koncept Schrödingerjeve mačke lahko uporabi za odnose med ljudmi. Da bi razumeli, kaj se dogaja med moškim in žensko, kakšen odnos je med njima: dober ali slab, morate samo odpreti škatlo. Do takrat pa so odnosi dobri in slabi.
Spodaj je video posnetek tega dialoga med Sheldonom in Peny v Teoriji velikega poka.
Ali je bila mačka zaradi poskusa še vedno živa?
Za tiste, ki ste članek prebrali nepazljivo, a vas vseeno skrbi mačka - dobra novica: brez skrbi, po naših podatkih rezultat miselnega eksperimenta norega avstrijskega fizika
NITI ENA MAČKA NI BILA POŠKODOVANA

Na mojo sramoto želim priznati, da sem slišal ta izraz, vendar sploh nisem vedel, kaj pomeni in vsaj na katero temo je bil uporabljen. Naj vam povem, kaj sem prebral na internetu o tej mački ...

« Shroedingerjeva mačka» - tako se imenuje znameniti miselni eksperiment slavnega avstrijskega teoretičnega fizika Erwina Schrödingerja, ki je tudi Nobelov nagrajenec. S pomočjo tega fiktivnega eksperimenta je znanstvenik želel pokazati nepopolnost kvantne mehanike pri prehodu iz subatomskih sistemov v makroskopske sisteme.

Izvirni članek Erwina Schrödingerja je bil objavljen leta 1935. Tukaj je citat:

Konstruirate lahko tudi primere, v katerih je burleska dovolj. Neka mačka je zaprta v jekleni komori, skupaj z naslednjim diaboličnim strojem (ki bi moral biti neodvisen od posredovanja mačke): znotraj Geigerjevega števca je majhna količina radioaktivnega materiala, tako majhnega, da lahko razpade le en atom uro, vendar z enako verjetnostjo morda ne razpade; če se to zgodi, se bralna cev izprazni in aktivira se rele, ki spusti kladivo, ki razbije stožec cianovodikove kisline.

Če celoten sistem pustimo eno uro samega sebe, potem lahko rečemo, da bo mačka po tem času živa, dokler atom ne razpade. Prvi razpad atoma bi zastrupil mačko. Psi-funkcija sistema kot celote bo to izrazila tako, da bo v sebi zmešala ali namazala živo in mrtvo mačko (oprostite izrazu) v enakih razmerjih. V takšnih primerih je značilno, da se negotovost, ki je bila prvotno omejena na atomski svet, spremeni v makroskopsko negotovost, ki jo je mogoče odpraviti z neposrednim opazovanjem. To nam preprečuje, da bi naivno sprejeli "model zamegljenosti" kot odraz realnosti. Samo po sebi to ne pomeni nič nejasnega ali protislovnega. Obstaja razlika med nejasno ali neizostreno fotografijo in posnetkom oblaka ali megle.

Z drugimi besedami:

1. Obstaja škatla in mačka. Škatla vsebuje mehanizem, ki vsebuje radioaktivno atomsko jedro in posodo s strupenim plinom. Eksperimentalni parametri so izbrani tako, da je verjetnost jedrskega razpada v 1 uri 50 %. Če jedro razpade, se plinska posoda odpre in mačka umre. Če jedro ne razpade, mačka ostane živa in zdrava.
2. Mačko zapremo v škatlo, počakamo eno uro in se vprašamo: je mačka živa ali mrtva?
3. Kvantna mehanika nam tako rekoč pove, da je atomsko jedro (in s tem mačka) v vseh možnih stanjih hkrati (glej kvantno superpozicijo). Preden smo odprli škatlo, je sistem "cat-core" v stanju "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" z verjetnostjo 50% in v stanju "jedro ni razpadlo, mačka je živa" z verjetnostjo 50%. Izkazalo se je, da je mačka, ki sedi v škatli, živa in mrtva hkrati.
4. Po sodobni köbenhavnski interpretaciji je mačka še živa/mrtva brez vmesnih stanj. In izbira stanja razpada jedra se ne zgodi v trenutku odpiranja škatle, ampak tudi, ko jedro vstopi v detektor. Ker redukcija valovne funkcije sistema »mačka-detektor-jedro« ni povezana s človeškim opazovalcem škatle, ampak je povezana z detektorjem-opazovalcem jedra.

V skladu s kvantno mehaniko, če jedra atoma ne opazimo, potem je njegovo stanje opisano z mešanico dveh stanj - razpadlega jedra in nerazpadlega jedra, torej mačka, ki sedi v škatli in pooseblja jedro atoma. je živ in mrtev hkrati. Če je škatla odprta, lahko eksperimentator vidi samo eno specifično stanje - "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" ali "jedro ni razpadlo, mačka je živa."

Bistvo človeškega jezika

Schrödingerjev poskus je pokazal, da je z vidika kvantne mehanike mačka hkrati živa in mrtva, kar pa ne more biti. Posledično ima kvantna mehanika precejšnje pomanjkljivosti.

Vprašanje je naslednje: kdaj sistem preneha obstajati kot mešanica dveh stanj in izbere eno konkretno? Namen poskusa je pokazati, da je kvantna mehanika nepopolna brez nekaterih pravil, ki določajo, pod kakšnimi pogoji se valovna funkcija sesuje in mačka bodisi postane mrtva ali ostane živa, vendar preneha biti mešanica obojega. Ker je jasno, da mora biti mačka nujno ali živa ali mrtva (med življenjem in smrtjo ni vmesnega stanja), bo to enako za atomsko jedro. Nujno mora biti ali razbit ali nerazbit (Wikipedia).

Druga najnovejša interpretacija Schrödingerjevega miselnega eksperimenta je zgodba Sheldona Cooperja iz Teorije velikega poka, ki je govoril s Pennyjinim manj izobraženim sosedom. Bistvo Sheldonove zgodbe je, da se koncept Schrödingerjeve mačke lahko uporabi za odnose med ljudmi. Da bi razumeli, kaj se dogaja med moškim in žensko, kakšen odnos je med njima: dober ali slab, morate samo odpreti škatlo. Do takrat pa so odnosi dobri in slabi.

Spodaj je video posnetek tega dialoga med Sheldonom in Peny v Teoriji velikega poka.

Schrödingerjeva ilustracija je najboljši primer za opis glavnega paradoksa kvantne fizike: po njenih zakonih delci, kot so elektroni, fotoni in celo atomi, obstajajo v dveh stanjih hkrati (»živi« in »mrtvi«, če se spomnite dolgotrajna mačka). Ta stanja se imenujejo superpozicije.

Ameriški fizik Art Hobson (Art Hobson) z Univerze v Arkansasu (Arkansas State University) je ponudil svojo rešitev tega paradoksa.

»Meritve v kvantni fiziki temeljijo na delovanju določenih makroskopskih naprav, kot je Geigerjev števec, ki določajo kvantno stanje mikroskopskih sistemov — atomov, fotonov in elektronov. Kvantna teorija implicira, da če povežete mikroskopski sistem (delec) z neko makroskopsko napravo, ki razlikuje med dvema različnima stanjema sistema, potem bo naprava (na primer Geigerjev števec) prešla v stanje kvantne prepletenosti in bo istočasno v dveh superpozicijah. Nemogoče pa je neposredno opazovati ta pojav, zaradi česar je nesprejemljiv,« pravi fizik.

Hobson pravi, da v Schrödingerjevem paradoksu mačka igra vlogo makroskopskega instrumenta, Geigerjevega števca, povezanega z radioaktivnim jedrom, ki določa stanje razpada ali "nerazpada" tega jedra. V tem primeru bo živa mačka pokazatelj "nerazpada", mrtva mačka pa indikator razpada. Toda po kvantni teoriji mora biti mačka, tako kot jedro, v dveh superpozicijah življenja in smrti.

Namesto tega mora biti po mnenju fizika kvantno stanje mačke prepleteno s stanjem atoma, kar pomeni, da sta med seboj v "nelokalni povezavi". To pomeni, da če se stanje enega od zapletenih predmetov nenadoma spremeni v nasprotno, se bo tudi stanje njegovega para spremenilo na enak način, ne glede na to, kako daleč sta narazen. Ob tem se Hobson sklicuje na eksperimentalno potrditev te kvantne teorije.

»Najbolj zanimiva stvar pri teoriji kvantne prepletenosti je, da se stanje obeh delcev spremeni takoj: nobena svetloba ali elektromagnetni signal ne bi imel časa za prenos informacij iz enega sistema v drugega. Torej lahko rečemo, da gre za en objekt, ki ga prostor deli na dva dela, ne glede na to, kako velika je razdalja med njima,« pojasnjuje Hobson.

Schrödingerjeva mačka ni več živa in mrtva hkrati. Mrtev je, če pride do razpada, in živ, če do razpada nikoli ne pride.

Dodajmo, da so podobne rešitve tega paradoksa v zadnjih tridesetih letih predlagale še tri skupine znanstvenikov, ki pa niso bile vzete resno in so ostale neopažene v širokih znanstvenih krogih. Hobson ugotavlja, da je rešitev paradoksov kvantne mehanike, vsaj teoretična, nujno potrebna za njeno globoko razumevanje.

Schrödinger

In šele pred kratkim TEORETIKI POJASNIJO, KAKO GRAVITACIJA UBIJE SCHROEDINGERJEVO MAČKO ampak postaja vse težje...

Fiziki pojav praviloma pojasnjujejo s tem, da je superpozicija možna v svetu delcev, nemogoča pa z mačkami ali drugimi makro objekti, motnjami iz okolja. Ko gre kvantni objekt skozi polje ali v interakcijo z naključnimi delci, takoj prevzame samo eno stanje – kot da bi bil izmerjen. Tako se superpozicija zruši, kot so verjeli znanstveniki.

Toda tudi če bi bilo na nek način mogoče izolirati makroobjekt, ki je v stanju superpozicije, od interakcij z drugimi delci in polji, bi še vedno prej ali slej prevzel eno samo stanje. Vsaj to velja za procese, ki se dogajajo na površju Zemlje.

»Nekje v medzvezdnem prostoru bi mačka morda imela možnost ohraniti kvantno koherenco, toda na Zemlji ali blizu katerega koli planeta je to zelo malo verjetno. In razlog za to je gravitacija, «pojasnjuje glavni avtor nove študije Igor Pikovski iz Centra za astrofiziko Harvard-Smithsonian.

Pikovsky in njegovi kolegi z dunajske univerze trdijo, da ima gravitacija uničujoč učinek na kvantne superpozicije makroobjektov, zato takšnih pojavov v makrokozmosu ne opazimo. Osnovni koncept nove hipoteze je, mimogrede, na kratko orisan v celovečernem filmu Medzvezdje.

Einsteinova splošna teorija relativnosti navaja, da bo izredno masiven objekt ukrivil prostor-čas v svoji bližini. Če pogledamo situacijo na nižji ravni, lahko rečemo, da bo za molekulo, ki je blizu površja Zemlje, čas tekel nekoliko počasneje kot za tisto, ki je v orbiti našega planeta.

Zaradi vpliva gravitacije na prostor-čas bo molekula, ki je pod tem vplivom, doživela odstopanje v svojem položaju. In to naj bi posledično vplivalo tudi na njeno notranjo energijo – nihanje delcev v molekuli, ki se skozi čas spreminja. Če molekulo uvedemo v stanje kvantne superpozicije dveh lokacij, potem bi razmerje med položajem in notranjo energijo kmalu prisililo molekulo, da "izbere" samo enega od obeh položajev v prostoru.

"V večini primerov je pojav dekoherence povezan z zunanjim vplivom, vendar v tem primeru interagira notranja vibracija delcev z gibanjem same molekule," pojasnjuje Pikovsky.

Ta učinek še ni bil opažen, saj so drugi viri dekoherence, kot so magnetna polja, toplotno sevanje in vibracije, običajno veliko močnejši in povzročijo uničenje kvantnih sistemov veliko pred gravitacijo. Toda eksperimentatorji poskušajo preveriti navedeno hipotezo.

Podobno postavitev bi lahko uporabili tudi za testiranje sposobnosti gravitacije, da uniči kvantne sisteme. Za to bo treba primerjati vertikalni in horizontalni interferometer: v prvem bo superpozicija kmalu izginila zaradi dilatacije časa na različnih "višinah" poti, medtem ko bo v drugem kvantna superpozicija lahko vztrajala .

Najbolj znan paradoks kvantne mehanike je povezan z imenom avstrijskega fizika Erwina Schrödingerja.

To je miselni eksperiment, izveden na namišljeni mački, nameščeni v zaprti škatli. Škatla vsebuje posodo s strupenim plinom, ki se po razpadu radioaktivnega jedra odpre in ubije mačko. Verjetnost, da bo jedro razpadlo v 1 uri, je 1/2.

Kvantna mehanika pravi, da če jedra ne opazujemo, je njegovo stanje mešanica dveh možnih rezultatov. To pomeni, da je mačka, ki sedi v škatli, hkrati živa in mrtva, dokler eksperimentator ne odpre škatle in vidi, kaj se je v resnici zgodilo.

Obstaja zapletena različica poskusa, ki ga je predlagal Wigner. Če eksperimentator odpre škatlo in zagleda živo mačko, jo v laboratoriju prepoznajo kot živo. Toda predpostavimo, da ima eksperimentator prijatelja zunaj laboratorija. Mačko prepozna kot živo šele, ko ga eksperimentator o tem obvesti. Toda vsi drugi prijatelji še niso prepoznali mačke kot žive, dokler jim niso sporočili rezultata. To je, dokler dokler vsi ljudje v vesolju ne poznajo poteka poskusa, mačka ostaja živa in mrtva hkrati.

Pojavili sta se dve glavni interpretaciji kvantne mehanike, ki razlagata Schrödingerjev poskus na različne načine.

V köbenhavnski interpretaciji sistem izbere eno od dveh možnih stanj v trenutku, ko poteka opazovanje.

Poskus z mačko pokaže, da narava samega opazovanja ni dovolj definirana: ali se zgodi v trenutku, ko se škatla odpre, ali v trenutku, ko delec razpade? Vsekakor mačka, preden odpre škatlo, sploh ni v stanju mešanja živih in mrtvih, saj zakoni mikrosveta ne veljajo za makroskopske predmete.

Privrženci interpretacije mnogih svetov postopka merjenja ne smatrajte za nič posebnega: predpostavlja se, da obstajata obe stanji mačke. Toda v trenutku, ko opazovalec odpre škatlo, nastaneta dve stanji opazovalca, ki med seboj nikakor ne vplivata. To pomeni, da se vesolje razdeli na dve drugi vesolji, v enem od katerih opazovalec vidi mrtvo mačko, v drugem pa živo.

Ta razlaga se zdi fantastična, čeprav ji mnogi učenjaki priznavajo pravico do obstoja na enaki ravni kot köbenhavnska.

Teorija mnogih svetov je služila kot navdih za ustvarjalce filmov The Prestige (2006), Source Code (2011), hkrati pa na njej temeljijo nekatere ideje kvantne kriptografije.

Schrödingerjeva mačka je znan miselni eksperiment. Postavil ga je slavni Nobelov nagrajenec za fiziko - avstrijski znanstvenik Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger.

Bistvo eksperimenta je bilo naslednje. Mačka je bila postavljena v zaprto komoro (box). Škatla je opremljena z mehanizmom, ki vsebuje radioaktivno jedro in strupen plin. Parametri so izbrani tako, da je verjetnost jedrskega razpada v eni uri natančno petdesetodstotna. Če jedro razpade, se aktivira mehanizem in odpre se posoda s strupenim plinom. Zato bo Schrödingerjeva mačka umrla.

V skladu z zakoni, če ne opazujete jedra, bodo njegova stanja opisana z dvema osnovnima stanjema - jedrom razpadlega in nerazpadlega. In tu se pojavi paradoks: Schrödingerjeva mačka, ki sedi v škatli, je lahko mrtva in živa hkrati. Toda če se polje odpre, bo eksperimentator videl samo eno specifično stanje. Ali "jedro je razpadlo in je mačka mrtva" ali "jedro ni razpadlo in je Schrödingerjeva mačka živa".

Logično je, da bomo imeli enega od dveh rezultatov: ali živo mačko ali mrtvo. Toda v potencialu je žival v obeh stanjih hkrati. Schrodinger je tako poskušal dokazati svoje mnenje o omejenosti kvantne mehanike.

Po københavnski interpretaciji in posebej po tem poskusu mačka v eni od svojih potencialnih faz (mrtva-živa) pridobi te lastnosti šele, ko se v proces vmeša zunanji opazovalec. Toda dokler tega opazovalca ni (to pomeni prisotnost določene osebe, ki ima vrline jasnosti vida in zavesti), bo mačka v limbu »med življenjem in smrtjo«.

Slavna starodavna prispodoba o mački, ki hodi sama, dobi v okviru tega eksperimenta nove, zanimive odtenke.

Po Everettu, ki se izrazito razlikuje od klasičnega köbenhavnskega, se postopek opazovanja ne šteje za nič posebnega. V tej interpretaciji lahko obstajata obe izjavi, v katerih je lahko Schrödingerjeva mačka. Vendar se med seboj razvezujejo. To pomeni, da bo enotnost teh držav kršena prav zaradi interakcije z zunanjim svetom. Opazovalec je tisti, ki odpre škatlo in vnaša razdor v stanje mačke.

Obstaja mnenje, da je treba odločilno besedo v tej zadevi prepustiti takšnemu bitju, kot je Schrödingerjeva mačka. Pomen tega mnenja je sprejetje dejstva, da je v celotnem danem poskusu žival edina absolutno kompetentna opazovalka. Na primer, znanstveniki Max Tegmark, Bruno Marshal in Hans Moraven so predstavili modifikacijo zgornjega eksperimenta, kjer je glavno stališče mnenje mačke. V tem primeru Schrödingerjeva mačka nedvomno preživi, ​​saj le preživela mačka lahko opazuje rezultate. Toda znanstvenik Nadav Katz je objavil svoje rezultate, v katerih mu je uspelo "vrniti" stanje delca nazaj po spremembi stanja. Tako se možnosti za preživetje mačke izrazito povečajo.

Pred kratkim je bil na znanem znanstvenem portalu "PostNauka" objavljen avtorski članek Emila Akhmedova o vzrokih slavnega paradoksa, pa tudi o tem, kaj ni.

Fizik Emil Akhmedov o verjetnostni interpretaciji, zaprtih kvantnih sistemih in formulaciji paradoksa.

Po mojem mnenju je najtežji del kvantne mehanike, tako psihološko kot filozofsko in v mnogih drugih pogledih, njena verjetnostna interpretacija. Mnogi ljudje so nasprotovali verjetnostni razlagi. Na primer, Einstein je skupaj s Podolskim in Rosenom prišel do paradoksa, ki ovrže verjetnostno razlago.

Poleg njih je Schrödinger argumentiral tudi verjetnostno razlago kvantne mehanike. Kot logično protislovje v verjetnostni interpretaciji kvantne mehanike je Schrödinger prišel do tako imenovanega paradoksa Schrödingerjeve mačke. Lahko se formulira na različne načine, na primer: recimo, da imate škatlo, v kateri sedi mačka, in na to škatlo je priključena jeklenka smrtonosnega plina. Na stikalo te jeklenke, ki prepušča ali ne prepušča smrtonosni plin, je priključena neka naprava, ki deluje takole: tam je polarizacijsko steklo, in če preide foton zahtevane polarizacije, se jeklenka vklopi, plin teče do mačke; če foton ni pravilne polarizacije, potem se balon ne vklopi, ključ se ne vklopi, balon ne spusti plina v mačko.

Recimo, da je foton krožno polariziran in da se naprava odziva na linearno polarizacijo. Morda ni jasno, vendar ni zelo pomembno. Z nekaj verjetnosti bo foton polariziran na en način, z nekaj verjetnosti - na drug način. Schrodinger je rekel: izkaže se taka situacija, da bo v nekem trenutku, dokler ne odpremo pokrova in vidimo, ali je mačka mrtva ali živa (in je sistem zaprt), mačka z neko verjetnostjo živa in z nekaj verjetnostjo mrtva. verjetnost. Mogoče mimogrede formuliram paradoks, a rezultat je nenavadna situacija, da mačka ni ne živa ne mrtva. Tako je formuliran paradoks.

Po mojem mnenju ima ta paradoks povsem jasno in natančno razlago. Morda je to moje osebno stališče, vendar bom poskušal razložiti. Glavna lastnost kvantne mehanike je naslednja: če opisujete zaprt sistem, potem kvantna mehanika ni nič drugega kot valovna mehanika, mehanika valov. To pomeni, da ga opisujejo diferencialne enačbe, katerih rešitve so valovi. Kjer so valovi in ​​diferencialne enačbe, so matrike in tako naprej. To sta dva enakovredna opisa: matrični opis in valovni opis. Opis matrike pripada Heisenbergu, opis valovanja pripada Schrödingerju, vendar opisujeta isto situacijo.

Pomembno je, da ko je sistem zaprt, ga opisuje valovna enačba in kaj se s tem valom zgodi opisuje neka valovna enačba. Celotna verjetnostna interpretacija kvantne mehanike nastane, ko se sistem odpre - nanj od zunaj vpliva nek velik klasičen, to je nekvantni objekt. V trenutku udarca ga ta valovna enačba neha več opisovati. Obstaja tako imenovana redukcija valovne funkcije in verjetnostna interpretacija. Do trenutka odprtja se sistem razvija v skladu z valovno enačbo.

Zdaj moramo dati nekaj pripomb o tem, kako se veliki klasični sistem razlikuje od majhnega kvantnega. Na splošno lahko tudi velik klasičen sistem opišemo z valovno enačbo, čeprav je ta opis običajno težko podati, v resnici pa je popolnoma nepotreben. Ti sistemi se matematično razlikujejo po delovanju. Tako imenovani objekt obstaja v kvantni mehaniki, v teoriji polja. Za klasičen velik sistem je dejanje ogromno, za kvantno majhen sistem pa je dejanje majhno. Poleg tega je gradient tega delovanja - hitrost spremembe tega delovanja v času in prostoru - ogromen za velik klasični sistem in majhen za majhen kvantni sistem. To je glavna razlika med obema sistemoma. Zaradi dejstva, da je delovanje za klasičen sistem zelo veliko, ga je bolj priročno opisati ne z nekimi valovnimi enačbami, temveč preprosto s klasičnimi zakoni, kot je Newtonov zakon itd. Na primer, zaradi tega se Luna ne vrti okoli Zemlje kot elektron okoli jedra atoma, ampak po določeni, jasno določeni orbiti, po klasični orbiti, trajektoriji. Medtem ko se elektron, ki je majhen kvantni sistem, znotraj atoma okoli jedra giblje kot stoječi val, njegovo gibanje opisuje stoječe valovanje in to je razlika med obema situacijama.

Merjenje v kvantni mehaniki je, ko na majhen kvantni sistem vplivate z velikim klasičnim sistemom. Po tem pride do zmanjšanja valovne funkcije. Po mojem mnenju je prisotnost balona ali mačke v Schrödingerjevem paradoksu enaka prisotnosti velikega klasičnega sistema, ki meri polarizacijo fotona. Skladno s tem meritev ne poteka v trenutku, ko odpremo pokrov škatle in vidimo, ali je mačka živa ali mrtva, temveč v trenutku, ko foton interagira s polarizacijskim steklom. Tako je v tem trenutku valovna funkcija fotona zmanjšana, balon je v povsem določenem stanju: ali se odpre ali se ne odpre in mačka umre ali ne umre. Vse. Ni "verjetnostnih mačkov", da je z neko verjetnostjo živ, z neko verjetnostjo mrtev. Ko sem rekel, da obstaja veliko različnih formulacij paradoksa Schrodingerjeve mačke, sem rekel le, da obstaja veliko različnih načinov, kako priti do naprave, ki mačko ubije ali ohranja pri življenju. Pravzaprav se formulacija paradoksa ne spremeni.

Slišal sem za druge poskuse razlage tega paradoksa v smislu več svetov in tako naprej. Po mojem mnenju vse te razlage ne vzdržijo presoje. Kar sem v tem videoposnetku razložil z besedami, je mogoče izraziti v matematični obliki in preveriti pravilnost te izjave. Še enkrat poudarjam, da se po mojem mnenju meritev in redukcija valovne funkcije majhnega kvantnega sistema zgodi v trenutku interakcije z velikim klasičnim sistemom. Tako velik klasični sistem je mačka z napravo, ki jo ubije, in ne človek, ki odpre škatlo z mačko in pogleda, ali je mačka živa ali ne. To pomeni, da se meritev zgodi v trenutku interakcije tega sistema s kvantnim delcem in ne v trenutku preverjanja mačke. Takšni paradoksi po mojem mnenju najdejo razlago z uporabo teorij in zdrave pameti.

Bistvo eksperimenta

Schrödingerjev izvirni dokument opisuje poskus takole:

Konstruirate lahko tudi primere, v katerih je burleska dovolj. Neka mačka je zaprta v jekleni komori skupaj z naslednjim peklenskim strojem (ki ga je treba zaščititi pred neposrednim posegom mačke): znotraj Geigerjevega števca je majhna količina radioaktivnega materiala, tako majhnega, da lahko razpade le en atom uro, vendar z enako verjetnostjo lahko in ne razpade; če se to zgodi, se bralna cev izprazni in aktivira se rele, ki spusti kladivo, ki razbije stožec cianovodikove kisline. Če celoten sistem pustimo eno uro samega sebe, potem lahko rečemo, da bo mačka po tem času živa, dokler atom ne razpade. Prvi razpad atoma bi zastrupil mačko. Psi-funkcija sistema kot celote bo to izrazila tako, da bo v sebi zmešala ali namazala živo in mrtvo mačko (oprostite izrazu) v enakih razmerjih. V takšnih primerih je značilno, da se negotovost, ki je bila prvotno omejena na atomski svet, spremeni v makroskopsko negotovost, ki jo je mogoče odpraviti z neposrednim opazovanjem. To nam preprečuje, da bi naivno sprejeli "model zamegljenosti" kot odraz realnosti. Samo po sebi to ne pomeni nič nejasnega ali protislovnega. Obstaja razlika med nejasno ali neizostreno fotografijo in posnetkom oblaka ali megle. Po kvantni mehaniki je, če jedra ne opazimo, potem njegovo stanje opisano s superpozicijo (mešanjem) dveh stanj - razpadlega jedra in nerazpadlega jedra, zato je mačka, ki sedi v škatli, hkrati živa in mrtva. istočasno. Če je škatla odprta, lahko eksperimentator vidi samo eno specifično stanje - "jedro je razpadlo, mačka je mrtva" ali "jedro ni razpadlo, mačka je živa." Vprašanje je naslednje: kdaj sistem preneha obstajati kot mešanica dveh stanj in izbere eno konkretno? Namen poskusa je pokazati, da je kvantna mehanika nepopolna brez nekaterih pravil, ki določajo, pod kakšnimi pogoji se valovna funkcija sesuje in mačka bodisi postane mrtva ali ostane živa, vendar preneha biti mešanica obojega.

Ker je jasno, da mora biti mačka nujno ali živa ali mrtva (ni stanja, ki združuje življenje in smrt), bo to enako za atomsko jedro. Nujno mora biti ali razpadlo ali nerazpadlo.

Prvotni članek se je pojavil leta 1935. Namen članka je bil razpravljati o paradoksu Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), ki so ga Einstein, Podolsky in Rosen objavili v začetku istega leta.