Ang sikat na bugtong ng "Schrödinger's Cat" sa simpleng salita. Ang teorya ni Schrödinger sa mga simpleng salita. Ang pusa ni Schrödinger. Erwin Schrödinger

Sa kahihiyan ko, gusto kong aminin na narinig ko ang expression na ito, ngunit hindi alam kung ano ang ibig sabihin nito o kahit na sa kung anong paksa ito ginamit. Hayaan mong sabihin ko sa iyo kung ano ang nabasa ko sa Internet tungkol sa pusang ito...

« Ang pusa ni Schrödinger" - ito ang pangalan ng sikat na eksperimento sa pag-iisip ng sikat na Austrian theoretical physicist na si Erwin Schrödinger, na isa ring laureate. Nobel Prize. Sa tulong ng fictitious experiment na ito, nais ipakita ng scientist ang incompleteness quantum mechanics sa panahon ng paglipat mula sa mga subatomic system patungo sa mga macroscopic system.

Ang orihinal na artikulo ni Erwin Schrödinger ay nai-publish noong 1935. Narito ang quote:

Maaari ka ring bumuo ng mga kaso kung saan mayroong isang medyo burlesque. Hayaang mai-lock ang ilang pusa sa isang silid na bakal na may sumusunod na diabolical machine (na dapat na anuman ang interbensyon ng pusa): sa loob ng Geiger counter ay mayroong isang maliit na halaga ng radioactive substance, napakaliit na isang atom lamang ang maaaring mabulok sa loob ng isang oras, ngunit may parehong posibilidad ay hindi maaaring maghiwa-hiwalay; kung mangyari ito, ang tubo ng pagbabasa ay na-discharge at ang relay ay isinaaktibo, na naglalabas ng martilyo, na sinisira ang prasko na may hydrocyanic acid.

Kung iiwan natin ang buong sistemang ito sa sarili nito sa loob ng isang oras, masasabi natin na ang pusa ay mabubuhay pagkatapos ng panahong ito, hangga't ang atom ay hindi naghiwa-hiwalay. Ang pinakaunang pagkawatak-watak ng atom ay lason ang pusa. Ang psi-function ng system sa kabuuan ay magpapahayag nito sa pamamagitan ng paghahalo o pagpapahid ng buhay at patay na pusa (pasensya na sa ekspresyon) sa magkapantay na bahagi. Karaniwan sa mga ganitong kaso na ang kawalan ng katiyakan sa simula ay limitado atomic mundo, ay na-convert sa macroscopic na kawalan ng katiyakan, na maaaring alisin sa pamamagitan ng direktang pagmamasid. Pinipigilan tayo nito mula sa walang muwang na pagtanggap sa "blur model" bilang sumasalamin sa katotohanan. Ito mismo ay hindi nangangahulugan ng anumang bagay na hindi malinaw o kasalungat. May pagkakaiba sa pagitan ng malabo o out-of-focus na larawan at larawan ng mga ulap o fog.

Sa madaling salita:

1. May isang kahon at isang pusa. Ang kahon ay naglalaman ng isang mekanismo na naglalaman ng isang radioactive atomic nucleus at isang lalagyan na may nakalalasong gas. Ang mga pang-eksperimentong parameter ay pinili upang ang posibilidad ng pagkabulok ng nuklear sa 1 oras ay 50%. Kung ang nucleus ay nawasak, isang lalagyan ng gas ang magbubukas at ang pusa ay namatay. Kung ang nucleus ay hindi nabubulok, ang pusa ay nananatiling buhay at maayos.
2. Isinasara namin ang pusa sa isang kahon, maghintay ng isang oras at tanungin ang tanong: buhay ba o patay ang pusa?
3. Ang mekanika ng kuwantum ay tila nagsasabi sa atin na ang atomic nucleus (at samakatuwid ay ang pusa) ay nasa lahat ng posibleng estado nang sabay-sabay (tingnan ang quantum superposition). Bago namin buksan ang kahon, ang cat-core system ay nasa estado na "ang nucleus ay nabulok, ang pusa ay patay" na may posibilidad na 50% at sa estado na "ang nucleus ay hindi nabulok, ang pusa ay buhay" na may isang probabilidad ng 50%. Ito ay lumabas na ang pusa na nakaupo sa kahon ay parehong buhay at patay sa parehong oras.
4. Ayon sa modernong interpretasyon ng Copenhagen, ang pusa ay buhay/patay nang walang anumang intermediate na estado. At ang pagpili ng estado ng pagkabulok ng nucleus ay nangyayari hindi sa sandali ng pagbubukas ng kahon, ngunit kahit na ang nucleus ay pumasok sa detektor. Dahil pagbabawas function ng alon Ang cat-detector-core system ay hindi konektado sa human observer ng box, ngunit konektado sa detector-observer ng core.

Ayon sa mekanika ng quantum, kung ang nucleus ng isang atom ay hindi sinusunod, kung gayon ang estado nito ay inilalarawan ng isang halo ng dalawang estado - isang bulok na nucleus at isang hindi nabubulok na nucleus, samakatuwid, isang pusa na nakaupo sa isang kahon at nagpapakilala sa nucleus ng isang atom. ay parehong buhay at patay sa parehong oras. Kung ang kahon ay binuksan, ang eksperimento ay makikita lamang ng isang partikular na estado - "ang nucleus ay nabulok, ang pusa ay patay" o "ang nucleus ay hindi nabulok, ang pusa ay buhay."

Ang kakanyahan sa wika ng tao: Ipinakita ng eksperimento ni Schrödinger na, mula sa punto ng view ng quantum mechanics, ang pusa ay parehong buhay at patay, na hindi maaaring. Samakatuwid, ang quantum mechanics ay may mga makabuluhang bahid.

Ang tanong ay: kailan huminto ang isang sistema bilang pinaghalong dalawang estado at pumili ng isang partikular na estado? Ang layunin ng eksperimento ay ipakita na ang quantum mechanics ay hindi kumpleto nang walang ilang mga panuntunan na nagsasaad sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang pag-collapse ng wave function at ang pusa ay maaaring maging patay o mananatiling buhay ngunit hindi na pinaghalong pareho. Dahil malinaw na ang isang pusa ay dapat na buhay o patay (walang estadong intermediate sa pagitan ng buhay at kamatayan), kung gayon ito ay magiging katulad para sa atomic nucleus. Ito ay dapat na bulok o hindi nabubulok (Wikipedia).

Ang isa pang pinakabagong interpretasyon ng eksperimento sa pag-iisip ni Schrödinger ay ang kuwento ni Sheldon Cooper, ang bayani ng seryeng "Theory malaking putok" ("Big Bang Theory"), na inihatid niya para sa kanyang hindi gaanong pinag-aralan na kapitbahay na si Penny. Ang punto ng kuwento ni Sheldon ay ang konsepto ng pusa ni Schrödinger ay maaaring ilapat sa mga relasyon ng tao. Upang maunawaan kung ano ang nangyayari sa pagitan ng isang lalaki at isang babae, anong uri ng relasyon sa pagitan nila: mabuti o masama, kailangan mo lamang buksan ang kahon. Hanggang doon, ang relasyon ay parehong mabuti at masama.

Nasa ibaba ang isang video clip ng palitan ng Big Bang Theory sa pagitan nina Sheldon at Penia.

Ang ilustrasyon ni Schrödinger ay pinakamahusay na halimbawa upang ilarawan ang pangunahing kabalintunaan ng quantum physics: ayon sa mga batas nito, ang mga particle tulad ng mga electron, photon at kahit na mga atom ay umiiral sa dalawang estado nang sabay-sabay ("buhay" at "patay", kung naaalala mo ang mahabang pagtitiis na pusa). Ang mga estadong ito ay tinatawag na mga superposisyon.

Amerikanong pisiko Iminungkahi ni Art Hobson mula sa Unibersidad ng Arkansas (Arkansas State University) ang kanyang solusyon sa kabalintunaang ito.

"Mga sukat sa quantum physics ay batay sa pagpapatakbo ng ilang mga macroscopic device, tulad ng isang Geiger counter, sa tulong kung saan ang quantum state ng microscopic system - atoms, photon at electron - ay tinutukoy. Ipinahihiwatig ng quantum theory na kung ikinonekta mo ang isang microscopic system (particle) sa ilang macroscopic device na nakikilala ang dalawang magkaibang estado ng system, ang device (Geiger counter, halimbawa) ay mapupunta sa state quantum entanglement at magkakaroon din sa dalawang superposisyon sa parehong oras. Gayunpaman, imposibleng direktang obserbahan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na ginagawang hindi katanggap-tanggap," sabi ng physicist.

Sinabi ni Hobson na sa kabalintunaan ni Schrödinger, ang pusa ay gumaganap ng papel ng isang macroscopic device, isang Geiger counter, na konektado sa isang radioactive nucleus upang matukoy ang estado ng pagkabulok o "hindi pagkabulok" ng nucleus na iyon. Sa kasong ito, ang isang buhay na pusa ay magiging isang tagapagpahiwatig ng "hindi pagkabulok", at ang isang patay na pusa ay magiging isang tagapagpahiwatig ng pagkabulok. Ngunit ayon sa teoryang quantum, ang pusa, tulad ng nucleus, ay dapat na umiiral sa dalawang superposisyon ng buhay at kamatayan.

Sa halip, ayon sa physicist, ang estado ng quantum ng pusa ay dapat na nakakabit sa estado ng atom, ibig sabihin ay nasa "nonlocal connection" sila sa isa't isa. Iyon ay, kung ang estado ng isa sa mga bagay na nakakulong ay biglang nagbago sa kabaligtaran, kung gayon ang estado ng pares nito ay magbabago din, gaano man sila kalayo sa isa't isa. Kasabay nito, tinutukoy ni Hobson ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng teoryang quantum na ito.

"Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay tungkol sa teorya ng quantum entanglement ay ang pagbabago sa estado ng parehong mga particle ay nangyayari kaagad: walang ilaw o electromagnetic signal ang magkakaroon ng oras upang magpadala ng impormasyon mula sa isang sistema patungo sa isa pa. Kaya masasabi mong isa itong bagay na nahahati sa dalawang bahagi ayon sa espasyo, gaano man kalaki ang distansya sa pagitan nila,” paliwanag ni Hobson.

Ang pusa ni Schrödinger ay hindi na buhay at patay sa parehong oras. Siya ay patay kung mangyari ang pagkawatak-watak, at buhay kung hindi mangyayari ang pagkawatak-watak.

Idagdag natin na ang mga katulad na solusyon sa kabalintunaan na ito ay iminungkahi ng tatlong higit pang mga grupo ng mga siyentipiko sa nakalipas na tatlumpung taon, ngunit hindi sila sineseryoso at nanatiling hindi napapansin sa malawak na mga siyentipikong bilog. Sinabi ni Hobson na ang paglutas ng mga kabalintunaan ng quantum mechanics, kahit man lang sa teorya, ay ganap na kinakailangan para sa malalim na pag-unawa nito.

Schrödinger

Pero kamakailan lang, IPINALIWANAG ng mga TEORIST kung PAANO NAKAKAMATAY ANG GRAVITY PUSA NI SCHRODINGER, ngunit ito ay mas kumplikado...

Bilang isang patakaran, ipinaliwanag ng mga pisiko ang kababalaghan na ang superposisyon ay posible sa mundo ng mga particle, ngunit imposible sa mga pusa o iba pang mga macro-object, pagkagambala mula sa kapaligiran. Kapag ang isang quantum object ay dumaan sa isang patlang o nakikipag-ugnayan sa mga random na particle, agad itong ipinapalagay na isang estado lamang - na parang sinusukat. Ito ay eksakto kung paano nawasak ang superposisyon, tulad ng paniniwala ng mga siyentipiko.

Ngunit kahit na sa anumang paraan naging posible na ihiwalay ang isang macro-object sa isang estado ng superposisyon mula sa mga pakikipag-ugnayan sa iba pang mga particle at field, maaga o huli ay magkakaroon pa rin ito ng isang estado. Hindi bababa sa ito ay totoo para sa mga prosesong nagaganap sa ibabaw ng Earth.

"Sa isang lugar sa interstellar space, marahil ang isang pusa ay magkakaroon ng pagkakataon na mapanatili ang kabuuan ng pagkakaugnay-ugnay, ngunit sa Earth o malapit sa anumang planeta ito ay lubhang hindi malamang. At ang dahilan nito ay gravity, "paliwanag ng nangungunang may-akda ng bagong pag-aaral, si Igor Pikovski ng Harvard-Smithsonian Center para sa Astrophysics.

Si Pikovsky at ang kanyang mga kasamahan mula sa Unibersidad ng Vienna ay nagtaltalan na ang gravity ay may mapanirang epekto sa mga superposisyon ng quantum ng mga macro-object, at samakatuwid ay hindi namin naobserbahan ang mga katulad na phenomena sa macrocosm. Ang pangunahing konsepto ng bagong hypothesis, sa pamamagitan ng paraan, ay maikling nakabalangkas sa tampok na pelikula"Interstellar".

Ang teorya ng pangkalahatang relativity ni Einstein ay nagsasaad na ang isang napakalaking bagay ay yumuko sa espasyo sa paligid nito. Isinasaalang-alang ang sitwasyon sa isang mas maliit na antas, maaari nating sabihin na para sa isang molekula na inilagay malapit sa ibabaw ng Earth, ang oras ay lilipas nang medyo mas mabagal kaysa sa isang matatagpuan sa orbit ng ating planeta.

Dahil sa impluwensya ng gravity sa space-time, ang isang molekula na apektado ng impluwensyang ito ay makakaranas ng paglihis sa posisyon nito. At ito, sa turn, ay dapat makaapekto sa panloob na enerhiya nito - mga vibrations ng mga particle sa isang molekula na nagbabago sa paglipas ng panahon. Kung ang isang molekula ay ipinakilala sa isang estado ng quantum superposition ng dalawang lokasyon, kung gayon ang relasyon sa pagitan ng posisyon at panloob na enerhiya sa lalong madaling panahon ay pipilitin ang molekula na "pumili" lamang ng isa sa dalawang posisyon sa kalawakan.

"Sa karamihan ng mga kaso, ang kababalaghan ng decoherence ay nauugnay sa panlabas na impluwensya, ngunit sa sa kasong ito ang panloob na vibration ng mga particle ay nakikipag-ugnayan sa paggalaw ng molekula mismo," paliwanag ni Pikovsky.

Ang epektong ito ay hindi pa naobserbahan, dahil ang iba pang mga pinagmumulan ng decoherence, tulad ng mga magnetic field, thermal radiation at ang mga panginginig ng boses ay kadalasang mas malakas, na nagiging sanhi ng pagkasira ng mga quantum system bago pa man mangyari ang gravity. Ngunit nagsusumikap ang mga eksperimento na subukan ang hypothesis.

Ang isang katulad na setup ay maaari ding gamitin upang subukan ang kakayahan ng gravity na sirain ang mga quantum system. Upang gawin ito, kinakailangan na ihambing ang mga vertical at horizontal interferometer: sa una, ang superposisyon ay dapat na mawala sa lalong madaling panahon dahil sa paglawak ng oras sa iba't ibang "taas" ng landas, habang sa pangalawa, ang quantum superposition ay maaaring manatili.

Marahil ay narinig na ng ilan sa inyo ang pariralang "Schrödinger's cat." Gayunpaman, para sa karamihan ng mga tao ang pangalang ito ay walang kahulugan.

Kung itinuring mo ang iyong sarili na isang paksa ng pag-iisip, at kahit na inaangkin mo na ikaw ay isang intelektwal, dapat mong malaman kung ano ang pusa ni Schrödinger at kung bakit siya naging sikat.

Ang pusa ni Schrödinger ay isang eksperimento sa pag-iisip na iminungkahi ng Austrian theoretical physicist na si Erwin Schrödinger. Ang mahuhusay na siyentipikong ito ay tumanggap ng Nobel Prize sa Physics noong 1933.

Sa pamamagitan ng kanyang tanyag na eksperimento, nais niyang ipakita ang hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics sa paglipat mula sa subatomic hanggang sa macroscopic system.

Sinubukan ni Erwin Schrödinger na ipaliwanag ang kanyang teorya sa orihinal na halimbawa pusa Nais niyang gawing simple ito hangga't maaari upang ang kanyang ideya ay maunawaan ng sinuman.

Nagtagumpay man siya o hindi, malalaman mo sa pamamagitan ng pagbabasa ng artikulo hanggang sa huli.

Ang kakanyahan ng eksperimento ng pusa ng Schrödinger

Ipagpalagay na ang isang pusa ay naka-lock sa isang silid na bakal na may tulad na infernal na makina (na dapat protektahan mula sa direktang interbensyon ng pusa): sa loob ng Geiger counter mayroong napakaliit na halaga ng radioactive material na isang atom lamang ang maaaring mabulok sa loob ng isang oras , ngunit may parehong posibilidad ay hindi maaaring maghiwa-hiwalay; kung mangyari ito, ang tubo ng pagbabasa ay na-discharge at ang relay ay isinaaktibo, na naglalabas ng martilyo, na sinisira ang prasko na may hydrocyanic acid.

Kung iiwan natin ang buong sistemang ito sa sarili nito sa loob ng isang oras, masasabi natin na ang pusa ay mabubuhay pagkatapos ng panahong ito, hangga't ang atom ay hindi naghiwa-hiwalay.

Ang unang atomic decay ay lason ang pusa. Ang psi-function ng system sa kabuuan ay magpapahayag nito sa pamamagitan ng paghahalo o pagpapahid ng buhay at patay na pusa (pasensya na sa ekspresyon) sa magkapantay na bahagi.

Ang karaniwan sa mga ganitong kaso ay ang kawalan ng katiyakan na orihinal na limitado sa atomic na mundo ay binago sa macroscopic na kawalan ng katiyakan, na maaaring alisin sa pamamagitan ng direktang pagmamasid.

Pinipigilan tayo nito mula sa walang muwang na pagtanggap sa "blur model" bilang sumasalamin sa katotohanan. Ito mismo ay hindi nangangahulugan ng anumang bagay na hindi malinaw o kasalungat.

May pagkakaiba sa pagitan ng malabo o out-of-focus na larawan at larawan ng mga ulap o fog.

Sa madaling salita, mayroon kaming isang kahon at isang pusa. Ang kahon ay naglalaman ng isang aparato na may radioactive atomic nucleus at isang lalagyan ng lason na gas.

Sa panahon ng eksperimento, ang posibilidad ng pagkabulok o hindi pagkabulok ng nucleus ay katumbas ng 50%. Samakatuwid, kung ito ay nabubulok, ang hayop ay mamamatay, at kung ang nucleus ay hindi nabubulok, ang pusa ni Schrödinger ay mananatiling buhay.

Ikinulong namin ang pusa sa isang kahon at naghihintay ng isang oras, na sumasalamin sa kahinaan ng buhay.

Ayon sa mga batas ng quantum mechanics, ang nucleus (at, dahil dito, ang pusa mismo) ay maaaring sabay na nasa lahat ng posibleng estado (tingnan ang quantum superposition).

Hanggang sa sandaling mabuksan ang kahon, ang sistema ng "cat-core" ay nagpapalagay ng dalawang posibleng resulta ng mga kaganapan: "core decay - patay na ang pusa" na may posibilidad na 50%, at "hindi nangyari ang nucleus decay - ang pusa ay buhay. ” na may parehong antas ng posibilidad.

Lumalabas na ang pusa ni Schrödinger, nakaupo sa loob ng kahon, ay parehong buhay at patay sa parehong oras.

Ang interpretasyon ng interpretasyon ng Copenhagen ay nagsasabi na sa anumang kaso, ang pusa ay buhay at patay sa parehong oras. Ang pagpili ng nuclear decay ay nangyayari hindi kapag binuksan natin ang kahon, kundi pati na rin kapag ang nucleus ay tumama sa detector.

Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagbawas ng pag-andar ng alon ng sistema ng "cat-detector-core" ay hindi magkakaugnay sa taong nagmamasid mula sa labas. Direkta itong konektado sa detector-observer ng atomic nucleus.

Ang pusa ni Schrödinger sa simpleng salita

Ayon sa mga batas ng quantum mechanics, kung walang pagmamasid sa atomic nucleus, maaari itong dalawahan: ibig sabihin, ang pagkabulok ay maaaring mangyari o hindi.

Ito ay sumusunod mula dito na ang pusa, na nasa kahon at kumakatawan sa nucleus, ay maaaring parehong buhay at patay sa parehong oras.

Ngunit sa sandaling magpasya ang tagamasid na buksan ang kahon, isa lamang sa 2 posibleng estado ang makikita niya.

Ngunit ngayon ang isang lohikal na tanong ay lumitaw: kailan eksaktong huminto ang sistema sa isang dalawahang anyo?

Salamat sa karanasang ito, nangatuwiran si Schrödinger na ang quantum mechanics ay hindi kumpleto nang walang ilang mga patakaran na nagpapaliwanag kung kailan bumagsak ang wave function.

Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang pusa ni Schrödinger sa kalaunan ay dapat maging buhay o patay, kung gayon ito ay magiging katulad para sa atomic nucleus: ang atomic decay ay mangyayari o hindi.

Ang kakanyahan ng karanasan sa wika ng tao

Si Schrödinger, gamit ang halimbawa ng isang pusa, ay gustong ipakita na ayon sa quantum mechanics, ang isang hayop ay parehong buhay at patay sa parehong oras. Ito ay, sa katunayan, imposible, mula sa kung saan ang konklusyon ay iginuhit na ang quantum mechanics ngayon ay may mga makabuluhang bahid.

Video mula sa "The Big Bang Theory"

Sinubukan ng karakter ng seryeng si Sheldon Cooper na ipaliwanag sa kanyang "close-minded" na kaibigan ang kakanyahan ng eksperimento ng Schrödinger's Cat. Upang gawin ito, ginamit niya ang halimbawa ng relasyon sa pagitan ng isang lalaki at isang babae.

Upang malaman kung anong uri ng relasyon mayroon sila, kailangan mo lamang buksan ang kahon. Pansamantala, ito ay isasara, ang kanilang relasyon ay maaaring maging parehong positibo at negatibo sa parehong oras.

Nakaligtas ba ang pusa ni Schrödinger sa karanasan?

Kung ang alinman sa aming mga mambabasa ay nag-aalala tungkol sa pusa, dapat kang huminahon. Sa panahon ng eksperimento, wala sa kanila ang namatay, at si Schrödinger mismo ang tumawag sa kanyang eksperimento kaisipan, iyon ay, isa na isinasagawa ng eksklusibo sa isip.

Umaasa kaming naiintindihan mo ang kakanyahan ng eksperimento ng Schrödinger's Cat. Kung mayroon kang anumang mga katanungan, maaari mong tanungin ang mga ito sa mga komento. At, siyempre, ibahagi ang artikulong ito sa mga social network.

Kung gusto mo, mag-subscribe sa site akokawili-wiliFakty.org anuman sa isang maginhawang paraan. Ito ay palaging kawili-wili sa amin!

Nagustuhan mo ba ang post? Pindutin ang anumang pindutan:

Sa kahihiyan ko, gusto kong aminin na narinig ko ang expression na ito, ngunit hindi alam kung ano ang ibig sabihin nito o kahit na sa kung anong paksa ito ginamit. Hayaan mong sabihin ko sa iyo kung ano ang nabasa ko sa Internet tungkol sa pusang ito...

« Ang pusa ni Schrödinger» - ito ang pangalan ng sikat na eksperimento sa pag-iisip ng sikat na Austrian theoretical physicist na si Erwin Schrödinger, na isa ring Nobel Prize laureate. Sa tulong ng fictitious experiment na ito, nais ipakita ng scientist ang incompleteness ng quantum mechanics sa paglipat mula sa subatomic system tungo sa macroscopic system.

Ang orihinal na artikulo ni Erwin Schrödinger ay nai-publish noong 1935. Narito ang quote:

Maaari ka ring bumuo ng mga kaso kung saan mayroong isang medyo burlesque. Hayaang mai-lock ang ilang pusa sa isang silid na bakal na may sumusunod na diabolical machine (na dapat na anuman ang interbensyon ng pusa): sa loob ng Geiger counter ay mayroong isang maliit na halaga ng radioactive substance, napakaliit na isang atom lamang ang maaaring mabulok sa loob ng isang oras, ngunit may parehong posibilidad ay hindi maaaring maghiwa-hiwalay; kung mangyari ito, ang tubo ng pagbabasa ay na-discharge at ang relay ay isinaaktibo, na naglalabas ng martilyo, na sinisira ang prasko na may hydrocyanic acid.

Kung iiwan natin ang buong sistemang ito sa sarili nito sa loob ng isang oras, masasabi natin na ang pusa ay mabubuhay pagkatapos ng panahong ito, hangga't ang atom ay hindi naghiwa-hiwalay. Ang pinakaunang pagkawatak-watak ng atom ay lason ang pusa. Ang psi-function ng system sa kabuuan ay magpapahayag nito sa pamamagitan ng paghahalo o pagpapahid ng buhay at patay na pusa (pasensya na sa ekspresyon) sa magkapantay na bahagi. Ang karaniwan sa mga ganitong kaso ay ang kawalan ng katiyakan na orihinal na limitado sa atomic na mundo ay binago sa macroscopic na kawalan ng katiyakan, na maaaring alisin sa pamamagitan ng direktang pagmamasid. Pinipigilan tayo nito mula sa walang muwang na pagtanggap sa "blur model" bilang sumasalamin sa katotohanan. Ito mismo ay hindi nangangahulugan ng anumang bagay na hindi malinaw o kasalungat. May pagkakaiba sa pagitan ng malabo o out-of-focus na larawan at larawan ng mga ulap o fog.

Sa madaling salita:

1. May isang kahon at isang pusa. Ang kahon ay naglalaman ng isang mekanismo na naglalaman ng isang radioactive atomic nucleus at isang lalagyan ng lason na gas. Ang mga pang-eksperimentong parameter ay pinili upang ang posibilidad ng pagkabulok ng nuklear sa 1 oras ay 50%. Kung ang nucleus ay nawasak, isang lalagyan ng gas ang magbubukas at ang pusa ay namatay. Kung ang nucleus ay hindi nabubulok, ang pusa ay nananatiling buhay at maayos.
2. Isinasara namin ang pusa sa isang kahon, maghintay ng isang oras at tanungin ang tanong: buhay ba o patay ang pusa?
3. Ang mekanika ng kuwantum ay tila nagsasabi sa atin na ang atomic nucleus (at samakatuwid ay ang pusa) ay nasa lahat ng posibleng estado nang sabay-sabay (tingnan ang quantum superposition). Bago namin buksan ang kahon, ang cat-nucleus system ay nasa estado na "ang nucleus ay nabulok, ang pusa ay patay" na may posibilidad na 50% at sa estado na "ang nucleus ay hindi nabulok, ang pusa ay buhay" na may isang probabilidad ng 50%. Ito ay lumabas na ang pusa na nakaupo sa kahon ay parehong buhay at patay sa parehong oras.
4. Ayon sa modernong interpretasyon ng Copenhagen, ang pusa ay buhay/patay nang walang anumang intermediate na estado. At ang pagpili ng estado ng pagkabulok ng nucleus ay nangyayari hindi sa sandali ng pagbubukas ng kahon, ngunit kahit na ang nucleus ay pumasok sa detektor. Dahil ang pagbawas ng pag-andar ng alon ng sistemang "cat-detector-nucleus" ay hindi nauugnay sa tagamasid ng tao ng kahon, ngunit nauugnay sa detector-tagamasid ng nucleus.

Ayon sa mekanika ng quantum, kung ang nucleus ng isang atom ay hindi sinusunod, kung gayon ang estado nito ay inilalarawan ng isang halo ng dalawang estado - isang bulok na nucleus at isang hindi nabubulok na nucleus, samakatuwid, isang pusa na nakaupo sa isang kahon at nagpapakilala sa nucleus ng isang atom. ay parehong buhay at patay sa parehong oras. Kung ang kahon ay binuksan, ang eksperimento ay makikita lamang ng isang partikular na estado - "ang nucleus ay nabulok, ang pusa ay patay" o "ang nucleus ay hindi nabulok, ang pusa ay buhay."

Ang kakanyahan sa wika ng tao

Ipinakita ng eksperimento ni Schrödinger na, mula sa punto ng view ng quantum mechanics, ang pusa ay parehong buhay at patay, na hindi maaaring. Samakatuwid, ang quantum mechanics ay may mga makabuluhang bahid.

Ang tanong ay: kailan huminto ang isang sistema bilang pinaghalong dalawang estado at pumili ng isang partikular na estado? Ang layunin ng eksperimento ay ipakita na ang quantum mechanics ay hindi kumpleto nang walang ilang mga panuntunan na nagsasaad sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang pag-collapse ng wave function at ang pusa ay maaaring maging patay o mananatiling buhay ngunit hindi na pinaghalong pareho. Dahil malinaw na ang isang pusa ay dapat na buhay o patay (walang estadong intermediate sa pagitan ng buhay at kamatayan), ito ay magiging katulad para sa atomic nucleus. Ito ay dapat na bulok o hindi nabubulok (Wikipedia).

Ang isa pang kamakailang interpretasyon ng eksperimento sa pag-iisip ni Schrödinger ay isang kuwento na sinabi ni Sheldon Cooper, ang bayani ng Big Bang Theory, sa kanyang hindi gaanong pinag-aralan na kapitbahay na si Penny. Ang punto ng kuwento ni Sheldon ay ang konsepto ng pusa ni Schrödinger ay maaaring ilapat sa mga relasyon ng tao. Upang maunawaan kung ano ang nangyayari sa pagitan ng isang lalaki at isang babae, anong uri ng relasyon sa pagitan nila: mabuti o masama, kailangan mo lamang buksan ang kahon. Hanggang doon, ang relasyon ay parehong mabuti at masama.

Nasa ibaba ang isang video clip ng palitan ng Big Bang Theory sa pagitan nina Sheldon at Penia.

Ang ilustrasyon ni Schrödinger ay ang pinakamahusay na halimbawa upang ilarawan ang pangunahing kabalintunaan ng quantum physics: ayon sa mga batas nito, ang mga particle tulad ng mga electron, photon at kahit na mga atom ay umiiral sa dalawang estado sa parehong oras ("buhay" at "patay", kung naaalala mo ang pusang mahaba ang pasensya). Ang mga estadong ito ay tinatawag na mga superposisyon.

Ang American physicist na si Art Hobson mula sa Unibersidad ng Arkansas (Arkansas State University) ay nagmungkahi ng kanyang solusyon sa kabalintunaan na ito.

"Ang mga sukat sa quantum physics ay batay sa pagpapatakbo ng ilang mga macroscopic device, tulad ng isang Geiger counter, sa tulong kung saan tinutukoy ang quantum state ng microscopic system - atoms, photon at electron. Ipinahihiwatig ng teorya ng quantum na kung ikinonekta mo ang isang microscopic system (particle) sa ilang macroscopic device na nakikilala ang dalawang magkaibang estado ng system, kung gayon ang device (Geiger counter, halimbawa) ay mapupunta sa isang estado ng quantum entanglement at mahahanap din ang sarili sa dalawa mga superposisyon sa parehong oras. Gayunpaman, imposibleng direktang obserbahan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na ginagawang hindi katanggap-tanggap," sabi ng physicist.

Sinabi ni Hobson na sa kabalintunaan ni Schrödinger, ang pusa ay gumaganap ng papel ng isang macroscopic device, isang Geiger counter, na konektado sa isang radioactive nucleus upang matukoy ang estado ng pagkabulok o "hindi pagkabulok" ng nucleus na iyon. Sa kasong ito, ang isang buhay na pusa ay magiging isang tagapagpahiwatig ng "hindi pagkabulok", at ang isang patay na pusa ay magiging isang tagapagpahiwatig ng pagkabulok. Ngunit ayon sa quantum theory, ang pusa, tulad ng nucleus, ay dapat na umiiral sa dalawang superposisyon ng buhay at kamatayan.

Sa halip, ayon sa physicist, ang estado ng quantum ng pusa ay dapat na nakakabit sa estado ng atom, ibig sabihin ay nasa "nonlocal connection" sila sa isa't isa. Iyon ay, kung ang estado ng isa sa mga bagay na nakakulong ay biglang nagbago sa kabaligtaran, kung gayon ang estado ng pares nito ay magbabago din, gaano man sila kalayo sa isa't isa. Kasabay nito, tinutukoy ni Hobson ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng teoryang quantum na ito.

"Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay tungkol sa teorya ng quantum entanglement ay ang pagbabago sa estado ng parehong mga particle ay nangyayari kaagad: walang ilaw o electromagnetic signal ang magkakaroon ng oras upang magpadala ng impormasyon mula sa isang sistema patungo sa isa pa. Kaya masasabi mong isa itong bagay na nahahati sa dalawang bahagi ayon sa espasyo, gaano man kalaki ang distansya sa pagitan nila,” paliwanag ni Hobson.

Ang pusa ni Schrödinger ay hindi na buhay at patay sa parehong oras. Siya ay patay kung mangyari ang pagkawatak-watak, at buhay kung hindi mangyayari ang pagkawatak-watak.

Idagdag natin na ang mga katulad na solusyon sa kabalintunaan na ito ay iminungkahi ng tatlong higit pang mga grupo ng mga siyentipiko sa nakalipas na tatlumpung taon, ngunit hindi sila sineseryoso at nanatiling hindi napapansin sa malawak na mga siyentipikong bilog. Sinabi ni Hobson na ang paglutas ng mga kabalintunaan ng quantum mechanics, kahit man lang sa teorya, ay ganap na kinakailangan para sa malalim na pag-unawa nito.

Schrödinger

Pero kamakailan lang IPINALIWANAG NG MGA TEORISTA KUNG PAANO PINAPAPATAY NG GRAVITY ANG PUSA NI SCHRODINGER, ngunit ito ay mas kumplikado ...

Bilang isang patakaran, ipinaliwanag ng mga physicist ang kababalaghan na ang superposisyon ay posible sa mundo ng mga particle, ngunit imposible sa mga pusa o iba pang mga macro-object, pagkagambala mula sa kapaligiran. Kapag ang isang quantum object ay dumaan sa isang field o nakipag-ugnayan sa mga random na particle, ito ay agad na ipagpalagay na isang estado lamang-na parang ito ay nasusukat. Ito ay eksakto kung paano nawasak ang superposisyon, tulad ng paniniwala ng mga siyentipiko.

Ngunit kahit na sa anumang paraan naging posible na ihiwalay ang isang macro-object sa isang estado ng superposisyon mula sa mga pakikipag-ugnayan sa iba pang mga particle at field, maaga o huli ay magkakaroon pa rin ito ng isang estado. Hindi bababa sa ito ay totoo para sa mga prosesong nagaganap sa ibabaw ng Earth.

"Sa isang lugar sa interstellar space, marahil ang isang pusa ay magkakaroon ng pagkakataon na mapanatili ang kabuuan ng pagkakaugnay-ugnay, ngunit sa Earth o malapit sa anumang planeta ito ay lubhang hindi malamang. At ang dahilan nito ay gravity, "paliwanag ng nangungunang may-akda ng bagong pag-aaral, si Igor Pikovski ng Harvard-Smithsonian Center para sa Astrophysics.

Si Pikovsky at ang kanyang mga kasamahan mula sa Unibersidad ng Vienna ay nagtaltalan na ang gravity ay may mapanirang epekto sa mga superposisyon ng quantum ng mga macro-object, at samakatuwid ay hindi namin naobserbahan ang mga katulad na phenomena sa macrocosm. Ang pangunahing konsepto ng bagong hypothesis, sa pamamagitan ng paraan, ay maikling binalangkas sa tampok na pelikula na "Interstellar."

Ang teorya ng pangkalahatang relativity ni Einstein ay nagsasaad na ang isang napakalaking bagay ay yumuko sa espasyo sa paligid nito. Isinasaalang-alang ang sitwasyon sa isang mas maliit na antas, maaari nating sabihin na para sa isang molekula na inilagay malapit sa ibabaw ng Earth, ang oras ay lilipas nang medyo mas mabagal kaysa sa isang matatagpuan sa orbit ng ating planeta.

Dahil sa impluwensya ng gravity sa space-time, ang isang molekula na apektado ng impluwensyang ito ay makakaranas ng paglihis sa posisyon nito. At ito, sa turn, ay dapat makaapekto sa panloob na enerhiya nito - mga vibrations ng mga particle sa isang molekula na nagbabago sa paglipas ng panahon. Kung ang isang molekula ay ipinakilala sa isang estado ng quantum superposition ng dalawang lokasyon, kung gayon ang ugnayan sa pagitan ng posisyon at panloob na enerhiya ay malapit nang pipilitin ang molekula na "pumili" lamang ng isa sa dalawang posisyon sa kalawakan.

"Sa karamihan ng mga kaso, ang kababalaghan ng decoherence ay nauugnay sa isang panlabas na impluwensya, ngunit sa kasong ito, ang panloob na panginginig ng boses ng mga particle ay nakikipag-ugnayan sa paggalaw ng molekula mismo," paliwanag ni Pikovsky.

Ang epektong ito ay hindi pa naobserbahan dahil ang ibang mga pinagmumulan ng decoherence, tulad ng mga magnetic field, thermal radiation at vibrations, ay karaniwang mas malakas, na nagiging sanhi ng pagkasira ng mga quantum system bago pa man mangyari ang gravity. Ngunit nagsusumikap ang mga eksperimento na subukan ang hypothesis.

Ang isang katulad na setup ay maaari ding gamitin upang subukan ang kakayahan ng gravity na sirain ang mga quantum system. Upang gawin ito, kinakailangan na ihambing ang mga vertical at horizontal interferometer: sa una, ang superposisyon ay dapat na mawala sa lalong madaling panahon dahil sa paglawak ng oras sa iba't ibang "taas" ng landas, habang sa pangalawa, ang quantum superposition ay maaaring manatili.

Hindi lahat ay nagbabasa ng mga libro tungkol sa mga dakilang imbensyon ng sangkatauhan. Ngunit tiyak na narinig ng lahat ng nanonood ng serye sa TV na "The Big Bang Theory" ang tungkol sa isang phenomenon gaya ng "Schrödinger's Cat." Dahil ito ay nauugnay sa quantum mechanics, medyo mahirap para sa isang taong walang teknikal na edukasyon na maunawaan ang kahulugan nito. Subukan nating alamin kung ano ang ibig sabihin ng konsepto ng "Schrödinger's Cat". sa simpleng salita.

Nilalaman:

Maikling makasaysayang background

Erwin Schrödinger – sikat na physicist, isa sa mga lumikha ng teorya ng quantum mechanics. Natatanging tampok kanyang aktibidad na pang-agham nagkaroon ng tinatawag na sekondarya. Bihira siyang gumawa ng unang hakbang sa pagsasaliksik ng anuman.

Karaniwan, nagsulat si Schrödinger ng mga pagsusuri ng imbensyon ng ibang tao o nakamit na siyentipiko, pinuna ang may-akda, o nagsimula ng karagdagang pag-unlad ng pananaliksik at pagtuklas ng ibang tao. Bagaman siya ay likas na indibidwal, hindi niya maiwasang umasa sa mga ideya at kaisipan ng ibang tao, na ginawa niyang batayan sa kanyang pananaliksik. Sa kabila nito, gumawa siya ng napakalaking kontribusyon sa pagbuo ng quantum mechanics, salamat sa malaking bahagi sa kanyang misteryo na "Schrödinger's Cat".

Ang mga nagawa ni Schrödinger sa agham ay kinabibilangan ng:

• paglikha ng konsepto ng wave mechanics (para dito natanggap niya ang Nobel Prize noong 1933);
• ipinakilala ang terminong "objectivity ng paglalarawan" sa siyentipikong sirkulasyon - pinatunayan ang posibilidad mga teoryang siyentipiko nang walang direktang partisipasyon ng paksa ng pananaliksik (sa labas ng tagamasid) upang ilarawan ang nakapaligid na katotohanan;
• binuo ang teorya ng relativity;
• pinag-aralan ang mga prosesong thermodynamic at nonlinear Born electrodynamics;
• sinubukang lumikha pinag-isang teorya mga patlang.

Ang konsepto ng Pusa ni Schrödinger

"Ang Pusa ni Schrödinger"- ang sikat na bugtong ng teorya ni Schrödinger, isang eksperimento sa pag-iisip na isinagawa ng isang Austrian theoretical physicist, sa tulong kung saan posible na ipakita ang hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics sa paglipat mula sa mga microsystem patungo sa mga macrosystem. Ang buong teoryang ito ay batay sa pagpuna ng mga siyentipiko sa mga nagawa ng quantum mechanics.

Bago magpatuloy sa paglalarawan ng eksperimento, kinakailangan upang tukuyin ang mga pangunahing konsepto na ginagamit dito. Ang pangunahing postulate ng sikat na kababalaghan ay nagsasaad na hangga't walang nagmamasid sa sistema, ito ay nasa posisyong superposisyon– sabay-sabay sa dalawa o higit pang mga estado na hindi kasama ang pag-iral ng isa't isa. Si Schrödinger mismo ang nagbigay ng sumusunod na kahulugan ng superposition - ito ay isang quantum ability (ang papel ng isang quantum ay maaaring isang electron, isang photon, o isang atomic nucleus) na nasa ilang estado o ilang mga punto sa kalawakan sa parehong oras, habang walang ang isa ay nagmamasid sa sistema. Ang Quantum ay isang microscopic object ng microenvironment.

Paglalarawan ng eksperimento

Ang orihinal na artikulo kung saan ipinaliwanag ni Schrödinger ang kanyang eksperimento ay nai-publish noong 1935. Upang ilarawan ang eksperimento, ginamit ang paraan ng paghahambing at maging ang personipikasyon.

Napakahirap na maunawaan nang eksakto kung ano ang ibig sabihin ng Schrödinger sa pamamagitan ng pag-aaral sa artikulong ito. Susubukan kong ilarawan ang kakanyahan ng eksperimento sa mga simpleng salita.

Inilalagay namin ang pusa sa isang kahon na may mekanismo na naglalaman ng radioactive atomic nucleus at isang lalagyan na puno ng lason na gas. Ang eksperimento ay isinasagawa gamit ang mga tiyak na napiling mga parameter para sa posibilidad ng pagkabulok ng isang atomic nucleus - 50% sa 1 oras. Kapag ang nucleus ay naghiwa-hiwalay, ang gas ay tumagas mula sa lalagyan, na humahantong sa pagkamatay ng pusa. Kung hindi ito mangyayari, walang mangyayari sa pusa, siya ay buhay at malusog.

Lumipas ang isang oras, at gusto naming makakuha ng sagot sa tanong: namatay ba ang pusa o buhay pa ba ito? Ayon sa teorya ni Schrödinger, ang nucleus ng isang atom, tulad ng pusa, ay nasa isang kahon sa ilang mga estado sa parehong oras (kahulugan ng superposisyon). Hanggang sa sandaling mabuksan ang kahon, ang microsystem kung saan matatagpuan ang atomic nucleus at ang pusa, na may 50% na posibilidad, ay may estado na "nabulok ang nucleus, namatay ang pusa," at may parehong posibilidad na mayroong estado. "Ang nucleus ay hindi nabulok, ang pusa ay buhay." Kinukumpirma nito ang hypothesis na ang pusa na nakaupo sa kahon ay parehong buhay at patay sa parehong oras, iyon ay, ito ay nasa ilang mga estado nang sabay-sabay sa parehong sandali sa oras. Ito ay lumabas na ang pusa na nakaupo sa kahon ay parehong buhay at patay sa parehong oras.

nagsasalita sa simpleng wika, ang kababalaghan ng "Schrödinger's Cat" ay nagpapaliwanag ang posibilidad ng katotohanan na mula sa punto ng view ng quantum mechanics, ang pusa ay parehong buhay at patay, na imposible sa katotohanan. Sa batayan na ito, maaari nating tapusin na may mga makabuluhang bahid sa teorya ng quantum mechanics.

Kung hindi mo naobserbahan ang nucleus ng isang atom sa isang microsystem, kung gayon ang paghahalo ng dalawang estado ay nangyayari - ang bulok at hindi nabulok na nucleus. Kapag binubuksan ang kahon, isang partikular na estado lang ang maobserbahan ng eksperimento. Dahil ang pusa ay nagpapakilala sa nucleus ng isang atom, ito ay nasa isang estado lamang - buhay man o patay.

Ang solusyon sa kabalintunaan - ang interpretasyon ng Copenhagen

Nalutas ng mga siyentipiko mula sa Copenhagen ang misteryo ng Schrödinger's Cat. Moderno Interpretasyon ng Copenhagen ay ang pusa ay buhay/patay nang walang anumang intermediate na estado, dahil ang nucleus ay nabubulok o hindi nabubulok hindi kapag ang kahon ay binuksan, ngunit kahit na mas maaga - kapag ang nucleus ay ipinadala sa detektor. Ang paliwanag para dito ay ang mga sumusunod: ang pagbawas ng wave function ng "cat-detector-core" microsystem ay walang koneksyon sa taong nagmamasid sa kahon, ngunit konektado sa detector-observer ng nucleus.

Ang interpretasyong ito ng phenomenon ng Schrödinger's Cat ay tinatanggihan ang posibilidad na ang pusa ay nasa estado ng superposisyon bago buksan ang kahon - sa estado ng buhay/patay na pusa nang sabay. Ang isang pusa sa isang macrosystem ay palaging nasa isang estado lamang.

Mahalaga! Ipinakita ng eksperimento ni Schrödinger na ang isang micro-object at isang macro-object ay kumikilos sa mga system alinsunod sa iba't ibang batas - ang mga batas ng quantum physics at ang mga batas ng physics sa klasikal na kahulugan nito, ayon sa pagkakabanggit.

Ngunit walang agham na nag-aaral ng mga phenomena sa panahon ng paglipat mula sa isang macrosystem patungo sa isang microsystem. Nakaisip si Erwin Schrödinger ng ideya na magsagawa ng gayong eksperimento nang tumpak para sa layunin na patunayan ang kahinaan at hindi pagkakumpleto ng pangkalahatang teorya ng pisika. Ang kanyang pinakamalalim na pagnanais ay ipakita sa pamamagitan ng konkretong karanasan na ang bawat agham ay tumutupad sa sarili nitong mga gawain: ang klasikal na pisika ay nag-aaral ng mga macro-object, ang quantum physics ay nag-aaral ng mga micro-object. May pangangailangan para sa pag-unlad siyentipikong kaalaman upang ilarawan ang proseso ng paglipat mula sa malaki hanggang sa maliliit na bagay sa mga system.

Napakahirap para sa isang ordinaryong tao na agad na maunawaan ang kakanyahan ng kabalintunaan na ito. Pagkatapos ng lahat, sa isip ng bawat tao ay may isang paniniwala na ang anumang bagay materyal na mundo V sa ngayon ang oras ay maaari lamang sa isang punto.

Ngunit ang teorya ni Schrödinger ay maaari lamang ilapat sa mga micro-object, habang ang pusa ay isang object ng macrocosm.

Ang pinakahuling interpretasyon ng Schrödinger's Cat paradox ay ang paggamit nito sa serye sa TV na The Big Bang Theory, kung saan pangunahing tauhan Ipinaliwanag ni Sheldon Cooper ang kakanyahan nito para sa hindi gaanong pinag-aralan na Penny. Dinala ni Cooper ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa larangan relasyong pantao. Upang maunawaan kung sila ay mabuti o masamang relasyon sa pagitan ng mga taong hindi kabaro, kailangan mo lamang buksan ang kahon. Hanggang sa sandaling ito, ang anumang relasyon ay parehong mabuti at masama.

Kung interesado ka sa isang artikulo sa isang paksa mula sa quantum physics, kung gayon ay may mataas na posibilidad na mahilig ka sa serye sa TV na "The Big Bang Theory". Kaya, nakaisip si Sheldon Cooper ng bagong interpretasyon Eksperimento sa pag-iisip ni Schrödinger(Makakakita ka ng video na may ganitong fragment sa dulo ng artikulo). Ngunit upang maunawaan ang pag-uusap ni Sheldon sa kanyang kapitbahay na si Penny, buksan muna natin ang klasikal na interpretasyon. Kaya, Schrödinger's Cat sa simpleng salita.

Sa artikulong ito titingnan natin ang:

• Maikling makasaysayang background
• Paglalarawan ng eksperimento sa Schrödinger's Cat
• Ang solusyon sa Schrödinger's Cat paradox

Agad na magandang balita. Sa panahon ng eksperimento Hindi nasaktan ang pusa ni Schrödinger. Dahil ang physicist na si Erwin Schrödinger, isa sa mga lumikha ng quantum mechanics, ay nagsagawa lamang ng thought experiment.

Bago sumabak sa paglalarawan ng eksperimento, gumawa tayo ng isang mini excursion sa kasaysayan.

Sa simula ng huling siglo, nagawang tingnan ng mga siyentipiko ang microworld. Sa kabila ng panlabas na pagkakapareho ng modelong "atom-electron" sa modelong "Sun-Earth", lumabas na ang pamilyar na mga batas ng Newtonian ng klasikal na pisika ay hindi gumagana sa microcosm. Kaya pala lumitaw bagong agham– quantum physics at ang bahagi nito – quantum mechanics. Ang lahat ng mga mikroskopikong bagay ng microworld ay tinatawag na quanta.

Pansin! Ang isa sa mga postulate ng quantum mechanics ay "superposition". Magiging kapaki-pakinabang sa amin na maunawaan ang kakanyahan ng eksperimento ni Schrödinger.

Ang "Superposisyon" ay ang kakayahan ng isang quantum (maaari itong isang electron, isang photon, ang nucleus ng isang atom) na wala sa isa, ngunit sa ilang mga estado sa parehong oras o sa ilang mga punto ng espasyo sa parehong oras, kung walang nakatingin sa kanya

Ito ay mahirap para sa atin na maunawaan, dahil sa ating mundo ang isang bagay ay maaari lamang magkaroon ng isang estado, halimbawa, buhay o patay. At maaari lamang ito sa isang partikular na lugar sa kalawakan. Mababasa mo ang tungkol sa "superposition" at ang mga nakamamanghang resulta ng mga eksperimento sa quantum physics sa artikulong ito.

Narito ang isang simpleng paglalarawan ng pagkakaiba sa pagitan ng pag-uugali ng mga micro at macro na bagay. Maglagay ng bola sa isa sa 2 kahon. kasi ang bola ay isang bagay ng ating macro world, sasabihin mo nang may kumpiyansa: "Ang bola ay nasa isa lamang sa mga kahon, habang ang pangalawa ay walang laman." Kung sa halip na isang bola ay kukuha ka ng isang elektron, kung gayon ang pahayag na ito ay sabay-sabay sa 2 mga kahon ay magiging totoo. Ganito gumagana ang mga batas ng microworld. Halimbawa: Ang electron sa katotohanan ay hindi umiikot sa paligid ng nucleus ng isang atom, ngunit matatagpuan sa lahat ng mga punto ng globo sa paligid ng nucleus nang sabay-sabay. Sa physics at chemistry, ang phenomenon na ito ay tinatawag na "electron cloud".

Ipagpatuloy. Napagtanto namin na ang pag-uugali ng isang napakaliit na bagay at malaking bagay ay napapailalim sa iba't ibang batas. Ang mga batas ng quantum physics at ang mga batas ng classical physics, ayon sa pagkakabanggit.

Ngunit walang agham na maglalarawan sa paglipat mula sa macroworld patungo sa microworld. Kaya, tumpak na inilarawan ni Erwin Schrödinger ang kanyang eksperimento sa pag-iisip upang maipakita ang hindi pagkakumpleto ng pangkalahatang teorya ng pisika. Gusto niyang ipakita ng Schrödinger's Paradox na mayroong agham na maglalarawan ng malalaking bagay (classical physics) at isang agham na maglalarawan ng mga micro object (quantum physics). Pero.

walang sapat na agham upang ilarawan ang paglipat mula sa quantum system patungo sa macrosystems

Paglalarawan ng eksperimento sa Schrödinger's Cat Inilarawan ni Erwin Schrödinger ang isang eksperimento sa pag-iisip sa isang pusa noong 1935. Orihinal na bersyon ang mga paglalarawan ng eksperimento ay ipinakita sa Wikipedia ().

Narito ang isang bersyon ng paglalarawan ng Schrödinger's Cat experiment sa mga simpleng salita:

• Ang isang pusa ay inilagay sa isang saradong kahon ng bakal.
• Ang Schrödinger Box ay naglalaman ng isang aparato na may radioactive nucleus at nakalalasong gas na inilagay sa isang lalagyan.
• Maaaring mabulok ang nucleus sa loob ng 1 oras o hindi. Ang posibilidad ng pagkabulok - 50%.
• Kung ang nucleus ay nabubulok, ang Geiger counter ay itatala ito. Tatakbo ang relay at masisira ng martilyo ang lalagyan ng gas. Mamamatay ang pusa ni Schrödinger.
• Kung hindi, kung gayon ang pusa ni Schrödinger ay mabubuhay.

Ayon sa batas ng "superposition" ng quantum mechanics, sa isang oras na hindi natin sinusunod ang system, ang nucleus ng isang atom (at samakatuwid ay ang pusa) ay nasa 2 estado nang sabay-sabay.

Ang nucleus ay nasa isang decayed/undecay state. At ang pusa ay nasa isang estado ng pagiging buhay / patay sa parehong oras.

• Ngunit alam namin na sigurado na kung ang "Schrödinger box" ay binuksan, ang pusa ay maaari lamang sa isa sa mga estado:
• kung ang nucleus ay hindi nabubulok, ang aming pusa ay buhay

kung ang nucleus ay nabubulok, ang pusa ay patay Ang kabalintunaan ng eksperimento ay iyon ayon sa quantum physics: bago buksan ang kahon, ang pusa ay parehong buhay at patay sa parehong oras , ngunit ayon sa mga batas ng pisika ng ating mundo, imposible ito. Pusa maaaring nasa isang partikular na estado - buhay o patay

. Walang pinaghalong estado na "ang pusa ay buhay / patay" sa parehong oras.

Bago mo makuha ang sagot, panoorin ang kahanga-hangang paglalarawan ng video na ito ng kabalintunaan ng eksperimento ng pusa ni Schrödinger (wala pang 2 minuto):

Ang solusyon sa Schrödinger's Cat paradox - ang interpretasyon ng Copenhagen Ngayon ang solusyon. Bigyang-pansin ang espesyal na misteryo ng quantum mechanics - kabalintunaan ng tagamasid . Ang isang bagay ng microworld (sa aming kaso, ang core) ay nasa ilang mga estado nang sabay-sabay.

habang hindi natin sinusunod ang sistema, Halimbawa sikat na eksperimento may 2 slits at isang observer.

Kapag ang isang sinag ng mga electron ay nakadirekta sa isang opaque na plato na may 2 vertical slits, ang mga electron ay nagpinta ng isang "wave pattern" sa screen sa likod ng plato-vertical na nagpapalit-palit ng madilim at maliwanag na mga guhit. Ngunit nang gusto ng mga eksperimento na "makita" kung paano lumipad ang mga electron sa mga slits at nag-install ng "tagamasid" sa gilid ng screen, ang mga electron ay hindi gumuhit ng "wave pattern" sa screen, ngunit 2 vertical na guhitan. Yung. kumilos hindi tulad ng mga alon, ngunit tulad ng mga particle. parang mga quantum particle

Sila mismo ang nagpapasya kung aling estado ang tatanggapin sa sandaling sila ay "nasusukat."

Habang walang nagmamasid sa "cat-core" na sistema, ang nucleus ay nasa isang bulok / hindi nabubulok na estado sa parehong oras. Ngunit isang pagkakamali na sabihin na ang pusa ay buhay/patay sa parehong oras. bakit naman Oo, dahil ang quantum phenomena ay hindi sinusunod sa mga macrosystem. Mas tama na pag-usapan hindi ang tungkol sa "cat-core" system, ngunit tungkol sa "core-detector (Geiger counter)" system.

Pinipili ng nucleus ang isa sa mga estado (bulok/di-nabubulok) sa sandali ng pagmamasid (o pagsukat). Ngunit ang pagpipiliang ito ay hindi nangyayari sa sandaling binuksan ng eksperimento ang kahon (ang pagbubukas ng kahon ay nangyayari sa macroworld, napakalayo mula sa mundo ng nucleus). Pinipili ng nucleus ang estado nito sa sandaling tumama ito sa detektor. Ang katotohanan ay ang sistema ay hindi sapat na inilarawan sa eksperimento.

Kaya, ang interpretasyon ng Copenhagen ng Schrödinger's Cat paradox ay itinatanggi na hanggang sa sandali ng pagbukas ng kahon, ang Schrödinger's Cat ay nasa estado ng superposisyon - ay nasa estado ng buhay/patay na pusa sa parehong oras. Ang isang pusa sa macrocosm ay maaari at umiiral sa isang estado lamang.

Ipagpatuloy. Hindi ganap na inilarawan ni Schrödinger ang eksperimento. Ito ay hindi tama (mas tiyak, imposibleng kumonekta) macroscopic at quantum system. Hindi gumagana ang mga ito sa aming mga macrosystem mga batas ng quantum. Sa eksperimentong ito, hindi "cat-core" ang nakikipag-ugnayan, ngunit "cat-detector-core". Ang pusa ay mula sa macrocosm, at ang "detector-core" na sistema ay mula sa microcosm. At tanging sa quantum world lamang nito ang isang nucleus ay nasa dalawang estado sa parehong oras. Nangyayari ito bago masukat ang nucleus o makipag-ugnayan sa detector. Ngunit ang isang pusa sa kanyang macrocosm ay maaari at umiiral sa isang estado lamang. kaya lang, Sa unang sulyap pa lamang ay tila natutukoy ang "buhay o patay" na estado ng pusa sa sandaling mabuksan ang kahon. Sa katunayan, ang kapalaran nito ay tinutukoy sa sandaling nakikipag-ugnayan ang detector sa nucleus.

Panghuling buod. Ang estado ng sistema ng "detector-nucleus-cat" ay HINDI nauugnay sa tao - ang tagamasid ng kahon, ngunit sa detektor - ang tagamasid ng nucleus.

Phew. Halos kumulo na ang utak ko! Ngunit napakasarap na maunawaan ang solusyon sa kabalintunaan sa iyong sarili! Gaya sa biro ng matandang estudyante tungkol sa guro: "Habang sinasabi ko ito, naiintindihan ko!"

Ang interpretasyon ni Sheldon sa Schrödinger's Cat paradox

Ngayon ay maaari kang umupo at makinig sa pinakabagong interpretasyon ni Sheldon ng eksperimento sa pag-iisip ni Schrödinger. Ang kakanyahan ng kanyang interpretasyon ay maaari itong magamit sa mga relasyon sa pagitan ng mga tao. Para maintindihan magandang relasyon sa pagitan ng isang lalaki at isang babae o masama - kailangan mong buksan ang kahon (mag-date). At bago iyon pareho silang mabuti at masama sa parehong oras.

Well, paano mo gusto ang "cute na eksperimento" na ito? Sa ating panahon, makakatanggap sana si Schrödinger ng parusa mula sa mga aktibista sa karapatang panghayop para sa gayong brutal mga eksperimento sa pag-iisip may pusa. O baka ito ay hindi isang pusa, ngunit Schrödinger's Cat?! Kawawang babae, sapat na ang paghihirap niya sa Schrödinger na ito (((

Magkita-kita tayo sa mga susunod na publikasyon!

Wish ko lahat magkaroon ng magandang araw at magkaroon ng magandang gabi!

P.S. Ibahagi ang iyong mga saloobin sa mga komento. At magtanong.

P.S. Mag-subscribe sa blog - ang form ng subscription ay matatagpuan sa ilalim ng artikulo.