Kucing Schrödinger adalah eksperimen paradoks yang terkenal. Teori Schrödinger: penerangan, ciri, eksperimen dan aplikasi

Apakah kucing Schrödinger, kucing Schrödinger, segala-galanya tentang kucing Schrödinger, paradoks kucing Schrödinger, eksperimen kucing Schrödinger, kucing dalam kotak, kucing tidak hidup atau mati, adakah kucing Schrödinger hidup, eksperimen kucing

Ini adalah kucing yang hidup dan mati pada masa yang sama. Dia berhutang keadaan malang ini kepada pemenang Nobel dalam fizik, saintis Austria Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Bahagian:

Intipati eksperimen / paradoks

Kucing itu berada di dalam kotak tertutup dengan mekanisme yang mengandungi teras radioaktif dan bekas gas beracun. Ciri-ciri eksperimen dipilih supaya kebarangkalian nukleus akan mereput dalam masa 1 jam ialah 50%. Jika nukleus hancur, ia mengaktifkan mekanisme, bekas gas terbuka, dan kucing mati. Menurut mekanik kuantum, jika tiada pemerhatian dibuat terhadap nukleus, maka keadaannya digambarkan oleh superposisi (pencampuran) dua keadaan - nukleus yang reput dan nukleus yang tidak reput, oleh itu, kucing yang duduk di dalam kotak adalah hidup dan mati. sekaligus.

Sebaik sahaja anda membuka kotak, penguji akan melihat hanya satu keadaan - "nukleus telah reput, kucing sudah mati" atau "nukleus tidak reput, kucing masih hidup." Tetapi sementara tiada pemerhati dalam proses itu, haiwan malang itu tetap "mati."

Terpinggir

Musibah tidak pernah datang sendirian
Bukan sahaja kesihatan penghuni ekor kotak itu diragui, tetapi juga jantinanya: dalam eksperimen asal, kucing Schrödinger masih kucing (mati Katze).
Tidak ada kucing "mati".
Adalah penting untuk diingat bahawa eksperimen Schrödinger tidak bertujuan untuk membuktikan kewujudan kucing "mati" (dan, bertentangan dengan kenyataan di bahagian kedua permainan "Portal", tidak dicipta sebagai alasan untuk membunuh kucing). Jelas sekali, kucing itu mesti sama ada hidup atau mati, kerana tidak ada keadaan pertengahan.
Pengalaman menunjukkan bahawa mekanik kuantum tidak dapat menerangkan kelakuan makrosistem (yang termasuk kucing): ia tidak lengkap tanpa beberapa peraturan yang menunjukkan apabila sistem memilih satu keadaan tertentu, dalam keadaan apa fungsi gelombang runtuh dan kucing sama ada kekal hidup atau menjadi mati, tetapi tidak lagi menjadi campuran kedua-duanya.

Tafsiran Tafsiran Copenhagen menafikan bahawa sebelum membuka kotak kucing itu berada dalam keadaan keliru antara hidup dan mati. Ada yang percaya bahawa selagi kotak ditutup, sistem berada dalam superposisi keadaan "nukleus reput, kucing mati" dan "nukleus tidak reput, kucing hidup," dan apabila kotak dibuka, barulah fungsi gelombang runtuh. kepada salah satu pilihan. Yang lain mengatakan bahawa "pemerhatian" berlaku apabila zarah dari nukleus terkena pengesan; namun, malangnya, dalam tafsiran Copenhagen tidak ada peraturan jelas yang mengatakan bila ini berlaku, dan oleh itu tafsiran ini tidak lengkap sehingga peraturan sedemikian diperkenalkan ke dalamnya atau tidak dikatakan bagaimana ia boleh diperkenalkan secara prinsip. Tafsiran pelbagai dunia Everett, tidak seperti Copenhagen, tidak menganggap proses pemerhatian sebagai sesuatu yang istimewa. Di sini kedua-dua keadaan kucing wujud, tetapi decohere - iaitu, seperti yang difahami oleh penulis, perpaduan negeri-negeri ini terganggu akibat interaksi dengan alam sekitar. Apabila pemerhati membuka kotak, dia menjadi terjerat (bercampur) dengan kucing, yang mewujudkan dua keadaan pemerhati, satu sepadan dengan kucing hidup dan satu lagi dengan kucing mati. Negeri-negeri ini tidak berinteraksi antara satu sama lain. Kucing sebagai pemerhati yang cekap
Penulis percaya bahawa kata-kata terakhir harus diserahkan kepada kucing, yang, walaupun dia tidak tahu apa-apa tentang mekanik kuantum, sudah tentu lebih baik daripada orang lain tentang keadaannya. Bagaimanapun, kecekapannya sebagai pemerhati jelas menimbulkan keraguan di kalangan saintis. Pengecualian ialah Hans Moravec, Bruno Marshall dan Max Tegmark, yang mencadangkan pengubahsuaian eksperimen Schrödinger, yang dikenali sebagai "bunuh diri kuantum," dan yang merupakan percubaan dengan kucing dari sudut pandangan kucing. Para saintis mengejar matlamat untuk menunjukkan perbezaan antara Copenhagen dan tafsiran banyak dunia tentang mekanik kuantum. Jika tafsiran banyak-dunia adalah betul, kucing itu, dengan kegembiraan para simpatisannya, menjadi Tsoi dan sentiasa kekal hidup, kerana peserta dapat memerhatikan hasil eksperimen hanya di dunia di mana dia bertahan.

Nadav Katz dari University of California dan rakan-rakannya menerbitkan hasil eksperimen makmal di mana mereka dapat "mengembalikan" keadaan kuantum zarah kembali, dan selepas mengukur keadaan ini. Oleh itu, adalah mungkin untuk menyelamatkan nyawa kucing tanpa mengira keadaan untuk keruntuhan fungsi gelombang. Tidak kira sama ada dia masih hidup atau mati: anda sentiasa boleh memenanginya semula [pautan] .
06/03/2011 RIA Novosti melaporkan bahawa ahli fizik China mampu mencipta lapan foton "kucing Schrodinger"[pautan] , yang sepatutnya memudahkan pembangunan komputer kuantum masa hadapan

Imej dalam budaya

Mungkin tiada siapa yang melakukan lebih untuk mempopularkan mekanik kuantum daripada kucing yang malang itu. Malah orang yang paling jauh dari bidang pengetahuan yang kompleks ini, bimbang tentang nasib haiwan yang mungkin menderita, cuba memahami selok-belok percubaan, dengan harapan bahawa tidak semuanya begitu buruk. Kucing memberi inspirasi kepada artis dan budaya popular.
Mari kita sebutkan pencapaian utamanya:

kesusasteraan: Situasi dengan kucing Schrödinger dibincangkan oleh watak utama buku Douglas Adams "Dirk Gently's Detective Agency". Dalam buku Dan Simmons Endymion, protagonis Raoul Endymion menulis naratifnya semasa berada di orbit sekitar Armagast dalam kotak kucing Schrödinger. Dalam sepertiga terakhir buku Robert Heinlein The Cat Walks Through Walls, Pixel kucing halia muncul, yang mempunyai keupayaan kucing Schrödinger berada di dua negeri pada masa yang sama. Buku Terry Pratchett "The Cat No Fool" secara lucu menggambarkan baka yang dipanggil "kucing Schrodinger", yang berasal dari kucing Schrodinger yang sama. Percubaan pemikiran ini juga disebut lebih daripada sekali dalam karya lain oleh Pratchett, sebagai contoh, dalam novel "Tuan-tuan dan Puan-puan." Dalam cerita oleh F. Gwynplain McIntyre "Nursing Schrödinger the Cat," salah satu watak itu ternyata haiwan peliharaan Schrödinger sendiri, kucing Tibbles. Di sekeliling kucing ini, sebenarnya, aksi cerita lucu terbentang, dibumbui dengan perincian dari pelbagai bidang fizik. Plot novel fiksyen sains Frederik Pohl "The Coming of the Quantum Cats" (1986) dibina berdasarkan idea interaksi antara "jiran" Alam Semesta. Dalam miniatur falsafah dan satira "Kucing Schrodinger" oleh Nikolai Baytov, paradoks Schrödinger berubah dari dalam ke luar: sebuah organisasi yang dipanggil "Liga Masa Berbalik" telah memantau kucing hidup di dalam kotak selama 50 tahun tanpa gangguan, percaya bahawa sementara itu pemerhatian sedang dijalankan - keadaan , di mana kucing itu tinggal, tidak sepatutnya berubah. Dalam buku Lukyanenko "The Last Watch," watak utama diberi tali yang dipanggil "kucing Schrodinger" di lehernya, yang keunikan ialah ahli silap mata tidak memahami sama ada makhluk ini masih hidup atau tidak. Disebut dalam novel Greg Egan "Kuarantin", dalam fantasi Christopher Stasheff "The Healer Magician", dalam cerita Gregory Dale Bear "The Schrödinger Plague"; Penulis Poland Sapkowski menyebut kucing Codringher. Dalam novel cyberpunk Mercy Shelley 2048, dikatakan bahawa "seorang lelaki dengan nama keluarga yang menyerupai fail telah meletakkan beberapa biorg miskin di dalam kotak besi tanpa apa-apa di dalamnya kecuali botol racun." Puisi Svetlana Shirankova "Kucing Schrodinger" mempunyai permulaan yang sangat menginspirasi: "Doktor Schrodinger, kucing anda masih hidup." Skrin: Dalam filem A Serious Man bersaudara Coen, seorang pelajar mengisytiharkan kepada seorang profesor, "Saya faham eksperimen kucing mati," yang, sudah tentu, menunjukkan sebaliknya. Dalam filem "Repo Man" ("Pengumpul", dalam siaran Rusia "Rippers") watak utama pada permulaan filem bercakap tentang seorang saintis yang tidak diketahui yang mempunyai kucing. Dan kucing ini berada dalam keadaan “...kedua-duanya hidup dan mati pada masa yang sama...”. Dalam salah satu episod siri fiksyen sains Stargate SG-1, seekor kucing bernama Schrödinger muncul. Watak utama siri fiksyen sains "Slithers" juga mempunyai kucing dengan nama yang sama. Dalam siri TV Stargate SG-1, seekor kucing oren bernama Schrödinger telah diberikan kepada makhluk asing. Kucing mati Schrödinger muncul dalam siri TV CSI: Las Vegas (Musim 8, Episod 15: The Theory of Everything). Kucing Schrödinger juga disebut dalam siri "The Big Bang Theory", di mana, sebagai jawapan kepada soalan seorang gadis sama ada dia harus pergi kencan, wira itu membuat analogi dengan kucing Schrödinger, bermakna sehingga anda mencuba, anda tidak akan melakukannya. tahu: "Penny, untuk Untuk mengetahui sama ada kucing itu hidup atau mati, anda perlu membuka kotak itu." Dalam siri TV Bugs, peranan kucing Schrödinger dimainkan oleh bukti Red Mercury dalam peti besi yang terperangkap samar. Dalam anime Jepun Hellsing (OVA) (serta manga dengan nama yang sama), terdapat watak lelaki kucing bernama Schrödinger, yang tidak hidup atau mati, mempunyai keupayaan untuk teleport ("berada di mana-mana dan tidak ke mana-mana") , dan tidak boleh dihancurkan sepenuhnya. Dalam anime "To Aru Majutsu no Index", apabila diminta oleh seorang gadis untuk menamakan anak kucing Schrödinger, watak utama objek bahawa kucing tidak boleh dipanggil nama itu. Anime Shigofumi juga menampilkan seekor kucing bernama Schrödinger. Dalam anime Jepun dan permainan Umineko no naku koro ni, pengalaman itu digunakan dalam percubaan Battler untuk membuktikan kemustahilan sihir (juga digunakan dalam "Bukti Iblis", "Hempel's Crows", "Laplace's Demon"). Dalam salah satu episod Futurama, "Law and Oracle," Schrödinger menyembunyikan dadah dalam kotak dengan seekor kucing. Komik/manga: Komik kecil tentang kucing Schrödinger dan syaitan Maxwell. Dia Mati: Schrödinger of the Cat: Dan komik lain di joyreactor.ru. Permainan: Terdapat permainan pencarian "Return of the Quantum Cat". Dalam permainan "Nethack" terdapat raksasa "Mekanik Kuantum", yang kadang-kadang mempunyai kotak dengan kucing bersamanya. Keadaan kucing tidak ditentukan sehingga kotak dibuka. Dalam permainan "Half-Life 2" terdapat seekor kucing di makmal dengan teleporter, yang Barney "masih" mempunyai mimpi buruk tentangnya. Potret kucing Schrödinger juga ditemui dalam pembuatan semula 1998 berdasarkan Half-Life. - "Black Mesa" (dahulunya dikenali sebagai "Black Mesa: Source"). Pautan ke tangkapan skrin disahkan. Dalam setiap peringkat Bioshock, terdapat seekor kucing mati di sudut terpencil, yang dikenal pasti sebagai Shrodinger. Di bahagian kedua anda juga boleh menemuinya - kucing itu berehat di salah satu timbunan ais di dalam bilik beku dengan empat kamera pengawasan di sudut. Kucing NPC dengan nama yang sama muncul dalam RPG Jepun Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. Slogan utama Portal permainan, "Kek itu pembohongan," adalah salah satu daripada hasil eksperimen Schrödinger, iaitu "Kucing itu hidup." Dalam bahagian kedua permainan, kucing juga tidak dilupakan. Sebutan eksperimen boleh didapati dalam buku peraturan permainan papan Rusia "Age of Aquarius". Kucing itu juga mempunyai plat ciri sendiri - ia benar-benar kosong, jadi ia seolah-olah tidak wujud. Muzik: Perayaan yang dipanggil muzik bukan standard "Kucing Schrodinger", diadakan di bawah slogan "Kehidupan sebenar - kematian sebenar - muzik sebenar!" dan “Adakah Kucing Schrödinger Hidup atau Mati? Dan kamu?" Google juga melaporkan bahawa nama "KoT Schrödinger" ialah projek hampir muzikal kumpulan yang sangat kecil dari Korolev berhampiran Moscow. Kumpulan British Tears for Fears' album Saturnine Martial and Lunatic mengandungi lagu dengan nama yang sama. Kumpulan Rusia "Allein Fur" Immer juga membawakan lagu dengan nama yang sama. humor: Sebarang jenaka tentang kucing Schrödinger adalah lucu dan tidak lucu pada masa yang sama. Schrödinger dan Heisenberg memandu di sepanjang lebuh raya ke persidangan, Schrödinger memandu. Tiba-tiba bunyi dentuman dan dia memberhentikan kereta. Heisenberg melihat ke jalan raya:
- Ya Tuhan, nampaknya saya memukul kucing!
- Dia telah mati?
- Saya tidak boleh mengatakan dengan tepat. Schrödinger berjalan di sekeliling bilik mencari anak kucing yang najis itu, dan ia duduk di dalam kotak tidak hidup atau mati. Artis memberi perhatian kepada kucing Schrödinger, cuba menyampaikan kekaburan kedudukannya melalui lukisan dan grafik. Juga, imej haiwan ini boleh dilihat pada baju-T dan mug. Pengganas yang tidak diketahui mati atau hidup kadangkala dipanggil "pengganas Schrodinger." Antara personaliti terkenal, misalnya, Yasser Arafat berada dalam keadaan ini ketika dia koma sebelum kematiannya, begitu juga dengan Osama Bin Laden. Menurut Absurdopedia, babi dalam cucuk ialah versi ringkas eksperimen kucing Schrödinger [pautan]. Stephen Hawking menyamakan frasa Hans Jost, "Apabila saya mendengar tentang budaya, saya mencapai pistol," seperti berikut: "Apabila saya mendengar tentang kucing Schrödinger, tangan saya mencapai pistol!" Ini dijelaskan oleh fakta bahawa, seperti kebanyakan ahli fizik lain, Hawking berpendapat bahawa tafsiran mekanik kuantum "Sekolah Copenhagen" menekankan peranan pemerhati tanpa alasan. Sehubungan dengan pembukaan Jabatan Teologi MEPhI, gambar berikut telah tersebar secara online:

Yuri Gordeev
Pengaturcara, pembangun permainan, pereka bentuk, artis

"Schrödinger's Cat" ialah eksperimen pemikiran yang dicadangkan oleh salah seorang perintis fizik kuantum untuk menunjukkan bagaimana kesan kuantum yang pelik kelihatan apabila digunakan pada sistem makroskopik.

Saya akan cuba menerangkan dengan perkataan yang sangat mudah: tuan-tuan fizik, jangan salahkan saya. Frasa "secara kasarnya" tersirat lebih jauh sebelum setiap ayat.

Pada skala yang sangat, sangat kecil, dunia terdiri daripada perkara yang berkelakuan dengan cara yang sangat luar biasa. Salah satu ciri yang paling aneh bagi objek tersebut ialah keupayaan untuk berada dalam dua keadaan yang saling eksklusif pada masa yang sama.

Apa yang lebih luar biasa dari sudut pandangan intuitif (malah ada yang mengatakan menyeramkan) ialah tindakan pemerhatian bertujuan menghapuskan ketidakpastian ini, dan objek, yang hanya berada dalam dua keadaan bercanggah pada masa yang sama, muncul di hadapan pemerhati dalam hanya seorang daripada mereka, seolah-olah tiada apa-apa yang berlaku, melihat ke tepi dan bersiul tidak bersalah.

Di peringkat subatomik, semua orang telah lama terbiasa dengan telatah ini. Terdapat radas matematik yang menerangkan proses ini, dan pengetahuan tentangnya telah menemui pelbagai aplikasi: contohnya, dalam komputer dan kriptografi.

Pada peringkat makroskopik, kesan ini tidak diperhatikan: objek yang biasa kepada kita sentiasa berada dalam satu keadaan tertentu.

Sekarang untuk eksperimen pemikiran. Kami mengambil kucing dan memasukkannya ke dalam kotak. Kami juga meletakkan kelalang dengan gas beracun, atom radioaktif dan pembilang Geiger di sana. Atom radioaktif mungkin atau mungkin tidak mereput pada bila-bila masa. Jika ia hancur, kaunter akan mengesan sinaran, mekanisme mudah akan memecahkan kelalang dengan gas, dan kucing kita akan mati. Jika tidak, kucing itu akan terus hidup.

Kami tutup kotak. Mulai saat ini, dari sudut pandangan mekanik kuantum, atom kita berada dalam keadaan tidak menentu - ia reput dengan kebarangkalian 50% dan tidak reput dengan kebarangkalian 50%. Sebelum kita membuka kotak dan melihat ke dalam (buat pemerhatian), ia akan berada di kedua-dua negeri sekaligus. Dan oleh kerana nasib kucing secara langsung bergantung kepada keadaan atom ini, ternyata kucing itu juga secara literal hidup dan mati pada masa yang sama ("...menyapu kucing yang hidup dan mati (maafkan ungkapan) dengan sama rata. bahagian..." tulis pengarang eksperimen). Beginilah cara teori kuantum menggambarkan keadaan ini.

Schrödinger hampir tidak dapat meneka berapa banyak bunyi yang akan dihasilkan oleh ideanya. Sudah tentu, eksperimen itu sendiri, walaupun dalam asalnya, digambarkan dengan sangat kasar dan tanpa sebarang alasan ketepatan saintifik: penulis ingin menyampaikan kepada rakan-rakannya idea bahawa teori itu perlu ditambah dengan definisi proses yang lebih jelas seperti "pemerhatian. ” untuk mengecualikan senario dengan kucing dalam kotak daripada bidang kuasanya.

Idea kucing bahkan digunakan untuk "membuktikan" kewujudan Tuhan sebagai superintelligence, yang pemerhatian berterusan menjadikan kewujudan kita mungkin. Pada hakikatnya, "pemerhatian" tidak memerlukan pemerhati yang sedar, yang mengambil sebahagian daripada mistik daripada kesan kuantum. Namun begitu, fizik kuantum kekal hari ini sebagai sempadan sains dengan banyak fenomena yang tidak dapat dijelaskan dan tafsirannya.

Ivan Boldin
Calon Sains Fizikal dan Matematik, penyelidik, lepasan MIPT

Tingkah laku objek dunia mikro (zarah asas, atom, molekul) berbeza dengan ketara daripada kelakuan objek yang biasanya kita perlu berurusan. Sebagai contoh, elektron boleh terbang secara serentak melalui dua tempat yang jauh secara spatial atau berada serentak dalam beberapa orbit dalam atom. Untuk menerangkan fenomena ini, satu teori telah dicipta - fizik kuantum. Mengikut teori ini, sebagai contoh, zarah boleh disapu di ruang angkasa, tetapi jika anda ingin menentukan di mana zarah itu berada, maka anda akan sentiasa mencari keseluruhan zarah di beberapa tempat, iaitu, ia akan kelihatan runtuh dari kesannya. nyatakan ke tempat tertentu. Iaitu, dipercayai bahawa sehingga anda mengukur kedudukan zarah, ia tidak mempunyai kedudukan sama sekali, dan fizik hanya boleh meramalkan dengan kebarangkalian anda boleh mengesan zarah di tempat mana.

Erwin Schrödinger, salah seorang pencipta fizik kuantum, tertanya-tanya: bagaimana jika, bergantung kepada hasil pengukuran keadaan mikrozarah, beberapa peristiwa berlaku atau tidak berlaku. Sebagai contoh, ini boleh dilaksanakan seperti berikut: ambil atom radioaktif dengan separuh hayat, katakan, satu jam. Atom boleh diletakkan di dalam kotak legap, peranti boleh diletakkan di sana yang, apabila produk pereputan radioaktif atom terkena, memecahkan ampul dengan gas beracun, dan kucing boleh diletakkan di dalam kotak ini. Kemudian anda tidak akan melihat dari luar sama ada atom telah reput atau tidak, iaitu, menurut teori kuantum, ia telah reput dan tidak reput, dan kucing, oleh itu, kedua-duanya hidup dan mati pada masa yang sama. Kucing ini dikenali sebagai kucing Schrödinger.

Ia mungkin kelihatan mengejutkan bahawa kucing boleh hidup dan mati pada masa yang sama, walaupun secara rasmi tidak ada percanggahan di sini dan ini bukan penyangkalan teori kuantum. Walau bagaimanapun, persoalan mungkin timbul, sebagai contoh: siapa yang boleh meruntuhkan atom dari keadaan berlumur ke keadaan tertentu, dan siapa, dengan percubaan sedemikian, dirinya masuk ke keadaan berlumur? Bagaimanakah proses keruntuhan ini berlaku? Atau bagaimanakah yang berlaku bahawa orang yang melakukan keruntuhan itu sendiri tidak mematuhi undang-undang fizik kuantum? Sama ada soalan ini masuk akal dan, jika ya, apakah jawapannya, masih tidak jelas.

George Panin
lulus dari Universiti Teknikal Kimia Rusia dinamakan sempena. DI. Mendeleev, ketua pakar jabatan penyelidikan (penyelidikan pemasaran)

Seperti yang dijelaskan oleh Heisenberg kepada kami, disebabkan oleh prinsip ketidakpastian, perihalan objek dalam dunia mikro kuantum adalah sifat yang berbeza daripada penerangan biasa objek dalam makroworld Newtonian. Daripada koordinat spatial dan kelajuan yang kita gunakan untuk menerangkan gerakan mekanikal, sebagai contoh, bola di atas meja biliard, dalam mekanik kuantum objek diterangkan oleh fungsi gelombang yang dipanggil. Puncak "gelombang" sepadan dengan kebarangkalian maksimum untuk mencari zarah dalam ruang pada saat pengukuran. Pergerakan gelombang sedemikian diterangkan oleh persamaan Schrödinger, yang memberitahu kita bagaimana keadaan sistem kuantum berubah dari semasa ke semasa.

Sekarang tentang kucing. Semua orang tahu bahawa kucing suka bersembunyi di dalam kotak (thequestion.ru). Erwin Schrödinger juga mengetahuinya. Lebih-lebih lagi, dengan fanatik Nordic semata-mata, dia menggunakan ciri ini dalam eksperimen pemikiran yang terkenal. Intipatinya ialah seekor kucing dikurung dalam kotak dengan mesin neraka. Mesin disambungkan melalui geganti kepada sistem kuantum, contohnya, bahan yang mereput secara radioaktif. Kebarangkalian pereputan diketahui dan ialah 50%. Mesin infernal dicetuskan apabila keadaan kuantum sistem berubah (pereputan berlaku) dan kucing mati sepenuhnya. Jika anda meninggalkan sistem "Cat-box-hellish machine-quanta" kepada dirinya sendiri selama satu jam dan ingat bahawa keadaan sistem kuantum diterangkan dari segi kebarangkalian, maka menjadi jelas bahawa ia mungkin tidak mungkin untuk mengetahui sama ada kucing itu hidup atau tidak pada masa tertentu, sama seperti mustahil untuk meramalkan dengan tepat kejatuhan syiling di kepala atau ekor terlebih dahulu. Paradoksnya sangat mudah: fungsi gelombang yang menerangkan sistem kuantum mencampurkan dua keadaan kucing - ia hidup dan mati pada masa yang sama, sama seperti elektron terikat boleh ditempatkan dengan kebarangkalian yang sama di mana-mana tempat dalam jarak yang sama dari nukleus atom. Jika kita tidak membuka kotak, kita tidak tahu dengan tepat bagaimana keadaan kucing itu. Tanpa membuat pemerhatian (baca ukuran) nukleus atom, kita boleh menerangkan keadaannya hanya dengan superposisi (pencampuran) dua keadaan: nukleus reput dan tidak reput. Kucing dalam ketagihan nuklear adalah hidup dan mati pada masa yang sama. Persoalannya ialah: bilakah sistem tidak lagi wujud sebagai campuran dua keadaan dan memilih satu keadaan tertentu?

Tafsiran Copenhagen eksperimen memberitahu kita bahawa sistem tidak lagi menjadi campuran keadaan dan memilih salah satu daripadanya pada masa apabila pemerhatian berlaku, yang juga merupakan ukuran (kotak terbuka). Iaitu, hakikat pengukuran mengubah realiti fizikal, membawa kepada keruntuhan fungsi gelombang (kucing sama ada menjadi mati atau kekal hidup, tetapi tidak lagi menjadi campuran kedua-duanya)! Fikirkanlah, percubaan dan ukuran yang mengiringinya mengubah realiti di sekeliling kita. Secara peribadi, fakta ini mengganggu otak saya lebih daripada alkohol. Steve Hawking yang terkenal juga mempunyai masa yang sukar untuk mengalami paradoks ini, mengulangi bahawa apabila dia mendengar tentang kucing Schrödinger, tangannya menghulurkan tangan ke Browning. Keterukan tindak balas ahli fizik teori yang cemerlang adalah disebabkan oleh fakta bahawa, pada pendapatnya, peranan pemerhati dalam keruntuhan fungsi gelombang (menghancurkannya menjadi satu daripada dua keadaan kebarangkalian) sangat dibesar-besarkan.

Sudah tentu, apabila Profesor Erwin membayangkan penyeksaan kucingnya pada tahun 1935, ia adalah cara yang bijak untuk menunjukkan ketidaksempurnaan mekanik kuantum. Sebenarnya, kucing tidak boleh hidup dan mati pada masa yang sama. Hasil daripada salah satu tafsiran eksperimen, menjadi jelas bahawa terdapat percanggahan antara undang-undang dunia makro (contohnya, undang-undang kedua termodinamik - kucing sama ada hidup atau mati) dan mikro- dunia (kucing itu hidup dan mati pada masa yang sama).

Perkara di atas digunakan dalam amalan: dalam pengkomputeran kuantum dan kriptografi kuantum. Isyarat cahaya dalam superposisi dua keadaan dihantar melalui kabel gentian optik. Jika penyerang menyambung ke kabel di suatu tempat di tengah dan membuat isyarat mengetuk di sana untuk mencuri dengar maklumat yang dihantar, maka ini akan meruntuhkan fungsi gelombang (dari sudut pandangan tafsiran Copenhagen, pemerhatian akan dibuat) dan cahaya akan masuk ke salah satu negeri. Dengan menjalankan ujian statistik cahaya pada hujung penerima kabel, adalah mungkin untuk mengesan sama ada cahaya berada dalam superposisi keadaan atau telah diperhatikan dan dihantar ke titik lain. Ini memungkinkan untuk mencipta cara komunikasi yang mengecualikan pemintasan isyarat yang tidak dapat dikesan dan mencuri dengar.

Satu lagi tafsiran terbaru eksperimen pemikiran Schrödinger ialah cerita yang diceritakan oleh watak Teori Big Bang Sheldon Cooper kepada jirannya yang kurang berpendidikan, Penny. Maksud cerita Sheldon ialah konsep kucing Schrödinger boleh diaplikasikan dalam hubungan manusia. Untuk memahami apa yang berlaku antara seorang lelaki dan seorang wanita, apakah jenis hubungan antara mereka: baik atau buruk, anda hanya perlu membuka kotak. Sehingga itu, hubungan itu baik dan buruk. youtube.com

Mungkin sebahagian daripada anda pernah mendengar frasa "kucing Schrödinger." Walau bagaimanapun, bagi kebanyakan orang nama ini tidak bermakna apa-apa.

Jika anda menganggap diri anda seorang subjek yang berfikir, dan juga mendakwa sebagai seorang intelektual, maka anda pasti perlu mengetahui apakah kucing Schrödinger dan mengapa dia menjadi terkenal.

Kucing Shroedinger ialah eksperimen pemikiran yang dicadangkan oleh ahli fizik teori Austria Erwin Schrödinger. Saintis berbakat ini menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1933.

Melalui eksperimennya yang terkenal, dia ingin menunjukkan ketidaklengkapan mekanik kuantum dalam peralihan daripada sistem subatom kepada makroskopik.

Erwin Schrödinger cuba menjelaskan teorinya menggunakan contoh asal kucing. Dia mahu menjadikannya semudah mungkin supaya ideanya dapat difahami oleh sesiapa sahaja.

Sama ada dia berjaya atau tidak, anda akan mengetahui dengan membaca artikel itu hingga akhir.

Intipati eksperimen kucing Schrödinger

Katakan kucing tertentu dikunci di dalam ruang keluli dengan mesin infernal sedemikian (yang mesti dilindungi daripada campur tangan langsung oleh kucing): di dalam kaunter Geiger terdapat sejumlah kecil bahan radioaktif yang hanya satu atom boleh mereput dalam masa sejam. , tetapi dengan kebarangkalian yang sama mungkin tidak hancur; jika ini berlaku, tiub bacaan dinyahcas dan geganti diaktifkan, melepaskan tukul, yang memecahkan kelalang dengan asid hidrosianik.

Jika kita membiarkan keseluruhan sistem ini untuk dirinya sendiri selama sejam, maka kita boleh mengatakan bahawa kucing itu akan hidup selepas masa ini, selagi atom tidak hancur.

Perpecahan pertama atom akan meracuni kucing. Fungsi psi sistem secara keseluruhan akan menyatakan ini dengan mencampurkan atau mencalit kucing hidup dan mati (maafkan ungkapan) dalam bahagian yang sama.

Apa yang tipikal dalam kes sedemikian ialah ketidakpastian yang asalnya terhad kepada dunia atom diubah menjadi ketidakpastian makroskopik, yang boleh dihapuskan melalui pemerhatian langsung.

Ini menghalang kita daripada menerima "model kabur" secara naif sebagai mencerminkan realiti. Ini sendiri tidak bermakna sesuatu yang tidak jelas atau bercanggah.

Terdapat perbezaan antara foto kabur atau tidak fokus dan foto awan atau kabus.

Dalam erti kata lain, kita mempunyai kotak dan kucing. Kotak itu mengandungi peranti dengan nukleus atom radioaktif dan bekas gas beracun.

Semasa eksperimen, kebarangkalian pereputan atau tidak pereputan nukleus adalah sama dengan 50%. Oleh itu, jika ia mereput, haiwan itu akan mati, dan jika nukleus tidak mereput, kucing Schrödinger akan kekal hidup.

Kami mengunci kucing di dalam kotak dan menunggu selama sejam, merenungkan kelemahan kehidupan.

Mengikut undang-undang mekanik kuantum, nukleus (dan, akibatnya, kucing itu sendiri) secara serentak boleh berada dalam semua keadaan yang mungkin (lihat superposisi kuantum).

Sehingga saat kotak dibuka, sistem "teras kucing" menganggap dua kemungkinan hasil peristiwa: "pereputan teras - kucing mati" dengan kebarangkalian 50%, dan "reputan nukleus tidak berlaku - kucing masih hidup. ” dengan tahap kebarangkalian yang sama.

Ternyata kucing Schrödinger, yang duduk di dalam kotak, hidup dan mati pada masa yang sama.

Tafsiran tafsiran Copenhagen mengatakan bahawa dalam apa jua keadaan, kucing itu hidup dan mati pada masa yang sama. Pilihan pereputan nuklear berlaku bukan apabila kita membuka kotak, tetapi juga apabila nukleus terkena pengesan.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa pengurangan fungsi gelombang sistem "teras-pengesan kucing" sama sekali tidak saling berkaitan dengan orang yang memerhati dari luar. Ia disambungkan terus kepada pengesan-pemerhati nukleus atom.

Kucing Schrödinger dalam kata-kata mudah

Mengikut undang-undang mekanik kuantum, jika tiada pemerhatian nukleus atom, ia boleh menjadi dua: iaitu, pereputan sama ada akan berlaku atau tidak.

Ia berikutan daripada ini bahawa kucing, yang berada di dalam kotak dan mewakili nukleus, boleh hidup dan mati pada masa yang sama.

Tetapi apabila pemerhati memutuskan untuk membuka kotak, dia akan dapat melihat hanya satu daripada 2 keadaan yang mungkin.

Tetapi kini persoalan logik timbul: bilakah sebenarnya sistem itu tidak lagi wujud dalam dua bentuk?

Terima kasih kepada pengalaman ini, Schrödinger berhujah bahawa mekanik kuantum tidak lengkap tanpa peraturan tertentu menjelaskan apabila fungsi gelombang runtuh.

Memandangkan fakta bahawa kucing Schrödinger lambat laun mesti menjadi sama ada hidup atau mati, maka ini akan menjadi serupa untuk nukleus atom: pereputan atom sama ada akan berlaku atau tidak.

Intipati pengalaman dalam bahasa manusia

Schrödinger, menggunakan contoh kucing, ingin menunjukkan bahawa menurut mekanik kuantum, haiwan akan hidup dan mati pada masa yang sama. Ini, sebenarnya, mustahil, dari mana kesimpulan dibuat bahawa mekanik kuantum hari ini mempunyai kelemahan yang ketara.

Video daripada "The Big Bang Theory"

Watak siri Sheldon Cooper cuba menerangkan kepada rakannya yang "berfikiran rapat" tentang intipati eksperimen Kucing Schrödinger. Untuk melakukan ini, dia menggunakan contoh hubungan antara seorang lelaki dan seorang wanita.

Untuk mengetahui jenis hubungan mereka, anda hanya perlu membuka kotak. Dalam pada itu, ia akan ditutup, hubungan mereka boleh menjadi positif dan negatif pada masa yang sama.

Adakah kucing Schrödinger terselamat daripada pengalaman itu?

Jika mana-mana pembaca kami bimbang tentang kucing itu, maka anda harus bertenang. Semasa percubaan, tiada seorang pun daripada mereka mati, dan Schrödinger sendiri memanggil eksperimennya mental, iaitu, yang dijalankan secara eksklusif dalam fikiran.

Kami harap anda memahami intipati eksperimen Kucing Schrödinger. Jika anda mempunyai sebarang soalan, anda boleh bertanya kepada mereka dalam komen. Dan, sudah tentu, kongsi artikel ini di rangkaian sosial.

Jika anda suka, langgan tapak tersebut sayamenarikFakty.org dalam apa jua cara yang mudah. Ia sentiasa menarik dengan kami!

Adakah anda menyukai siaran itu? Tekan mana-mana butang:

"Kucing Schrödinger" ialah nama percubaan pemikiran yang menghiburkan yang dipentaskan, seperti yang anda mungkin telah meneka, oleh Schrödinger, atau lebih tepat lagi, oleh pemenang Nobel dalam fizik, saintis Austria Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger "Wikipedia" mentakrifkan eksperimen itu sebagai berikut: “Diletakkan di dalam kotak tertutup Terdapat mekanisme di dalam kotak yang mengandungi nukleus radioaktif dan sebuah bekas dengan gas beracun Parameter eksperimen dipilih supaya kebarangkalian nukleus akan mereput dalam 1 jam adalah 50%. nukleus mereput, ia mengaktifkan mekanisme - bekas dengan gas terbuka, dan kucing mati.

Menurut mekanik kuantum, jika tiada pemerhatian dibuat terhadap nukleus, maka keadaannya digambarkan oleh superposisi (pencampuran) dua keadaan - nukleus yang reput dan nukleus yang tidak reput, oleh itu, kucing yang duduk di dalam kotak adalah hidup dan mati. pada masa yang sama. Jika kotak dibuka, maka penguji mesti melihat hanya satu keadaan tertentu: "nukleus telah reput, kucing mati," atau "nukleus tidak reput, kucing masih hidup."

Ternyata pada akhirnya kita mempunyai kucing hidup atau mati, tetapi berpotensi, kucing itu hidup dan mati pada masa yang sama. Oleh itu, Schrödinger cuba membuktikan batasan mekanik kuantum, tanpa menggunakan peraturan tertentu kepadanya.

Tafsiran Copenhagen bagi fizik kuantum - dan khususnya eksperimen ini - menunjukkan bahawa kucing memperoleh sifat salah satu fasa yang berpotensi (hidup-mati) hanya selepas pemerhati campur tangan dalam proses itu.

Iaitu, apabila Schrödinger tertentu membuka kotak, dengan seratus peratus pasti dia perlu memotong sosej atau menghubungi doktor haiwan. Kucing itu pasti akan hidup atau mati mengejut. Tetapi selagi tidak ada pemerhati dalam proses itu - orang tertentu yang mempunyai kelebihan yang tidak diragukan dalam bentuk penglihatan, dan, sekurang-kurangnya, kesedaran yang jelas - kucing itu akan berada dalam limbo "antara langit dan bumi."

Perumpamaan kuno tentang kucing yang berjalan dengan sendirinya mengambil warna baharu dalam konteks ini. Tidak dinafikan, kucing Schrödinger bukanlah makhluk yang paling makmur di Alam Semesta. Marilah kita mendoakan kucing itu mendapat keputusan yang berjaya untuknya dan beralih kepada satu lagi masalah menghiburkan dari dunia mekanik kuantum yang misteri dan kadangkala tanpa belas kasihan.

Bunyinya seperti ini: "Bunyi apakah yang dihasilkan oleh pokok yang tumbang di hutan jika tiada orang berdekatan yang dapat melihat bunyi ini?" Di sini, berbeza dengan nasib hitam putih kucing yang tidak gembira/gembira, kita berhadapan dengan palet spekulasi pelbagai warna: tidak ada bunyi/ada bunyi, bagaimana rasanya, jika ia wujud, dan jika ia tidak ada, lalu mengapa? Soalan ini tidak dapat dijawab untuk alasan yang sangat mudah - kemustahilan untuk menjalankan eksperimen. Lagipun, sebarang eksperimen membayangkan kehadiran pemerhati yang mampu melihat dan membuat kesimpulan.

Penulis Argentina terkenal Julio Cartazar, wakil terkemuka "realisme ajaib," mempunyai cerita pendek tentang bagaimana perabot pejabat, dibiarkan tanpa pemerhati, bergerak di sekitar pejabat, seolah-olah menggunakan masa lapang untuk meregangkan anggota "kaku".

Iaitu, adalah mustahil untuk meneka apa yang berlaku kepada objek realiti di sekeliling kita semasa ketiadaan kita. Dan jika ia tidak dapat dirasakan, maka ia tidak wujud. Sebaik sahaja kita meninggalkan bilik, semua kandungannya, bersama-sama dengan bilik itu sendiri, tidak lagi wujud atau, lebih tepat lagi, terus wujud hanya dalam potensi.

Pada masa yang sama, berlaku kebakaran atau banjir, kecurian peralatan atau tetamu yang tidak diundang. Lebih-lebih lagi, kita juga wujud di dalamnya, dalam keadaan berpotensi yang berbeza. Satu saya berjalan di sekeliling bilik sambil bersiul dengan melodi bodoh, satu lagi saya melihat dengan sedih di tingkap, yang ketiga bercakap dengan isteri saya di telefon. Malah kematian mengejut atau berita baik kita dalam bentuk panggilan telefon yang tidak dijangka tinggal di dalamnya.

Bayangkan sejenak segala kemungkinan yang tersembunyi di sebalik pintu. Sekarang bayangkan bahawa seluruh dunia kita hanyalah koleksi potensi yang belum direalisasikan. Ia lucu, bukan?

Walau bagaimanapun, persoalan logik timbul di sini: jadi apa? Ya, ia lucu, ya, ia menarik, tetapi apakah, pada dasarnya, adakah ini berubah? Sains secara sederhana diam tentang perkara ini. Bagi fizik kuantum, pengetahuan sedemikian membuka laluan baharu dalam memahami Alam Semesta dan mekanismenya, tetapi bagi kami, orang yang jauh daripada penemuan saintifik yang hebat, maklumat sedemikian nampaknya tidak berguna.

Bagaimana ini boleh tidak berguna!? Lagipun, jika saya, seorang fana, wujud di dunia ini, maka saya, seorang yang abadi, wujud di dunia lain! Jika hidup saya terdiri daripada rentetan kegagalan dan kekecewaan, maka di suatu tempat saya wujud - berjaya dan bahagia? Sebenarnya, tiada apa-apa di luar sensasi kita, sama seperti tiada ruang sehingga kita memasukinya. Organ persepsi kita hanya menipu kita, melukis dalam otak kita gambaran dunia "mengepung" kita. Apa yang sebenarnya terletak di luar kita masih menjadi rahsia di sebalik tujuh meterai.

Bolehkah kucing hidup dan mati pada masa yang sama? Berapakah bilangan alam semesta selari? Dan adakah mereka wujud? Ini bukan soalan fiksyen sains sama sekali, tetapi masalah saintifik yang sangat nyata diselesaikan oleh fizik kuantum.

Jadi mari kita mulakan dengan Kucing Schrödinger. Ini adalah eksperimen pemikiran yang dicadangkan oleh Erwin Schrödinger untuk menunjukkan paradoks yang wujud dalam fizik kuantum. Intipati eksperimen adalah seperti berikut.

Kucing khayalan diletakkan serentak di dalam kotak tertutup, serta mekanisme khayalan yang sama dengan teras radioaktif dan bekas gas beracun. Menurut eksperimen, jika nukleus hancur, ia akan mengaktifkan mekanisme: bekas gas akan terbuka dan kucing akan mati. Kebarangkalian pereputan nuklear ialah 1 dalam 2.

Paradoksnya ialah, menurut mekanik kuantum, jika nukleus tidak diperhatikan, maka kucing berada dalam superposisi yang dipanggil, dengan kata lain, kucing itu secara serentak dalam keadaan saling eksklusif (ia hidup dan mati). Walau bagaimanapun, jika pemerhati membuka kotak, dia boleh mengesahkan bahawa kucing itu berada dalam satu keadaan tertentu: ia sama ada hidup atau mati. Menurut Schrödinger, ketidaklengkapan teori kuantum terletak pada fakta bahawa ia tidak menyatakan dalam keadaan apa kucing tidak lagi berada dalam superposisi dan ternyata sama ada hidup atau mati.

Paradoks ini ditambah lagi dengan eksperimen Wigner, yang menambahkan kategori rakan kepada eksperimen pemikiran yang sedia ada. Menurut Wigner, apabila penguji membuka kotak, dia akan tahu sama ada kucing itu hidup atau mati. Bagi penguji, kucing tidak lagi berada dalam superposisi, tetapi bagi rakan yang berada di belakang pintu, dan yang belum mengetahui tentang keputusan eksperimen, kucing itu masih berada di suatu tempat "antara hidup dan mati." Ini boleh diteruskan dengan bilangan pintu dan rakan yang tidak terhingga, dan mengikut logik yang sama, kucing akan berada dalam superposisi sehingga semua orang di Alam Semesta mengetahui apa yang dilihat oleh penguji apabila dia membuka kotak itu.

Bagaimanakah fizik kuantum menerangkan paradoks sedemikian? Fizik kuantum menawarkan eksperimen pemikiran bunuh diri kuantum dan dua senario yang mungkin berdasarkan tafsiran berbeza mekanik kuantum.

Dalam eksperimen pemikiran, pistol diacukan ke arah peserta dan sama ada ia akan menembak akibat pereputan atom radioaktif atau tidak. Sekali lagi, 50 hingga 50. Oleh itu, peserta dalam eksperimen sama ada akan mati atau tidak, tetapi buat masa ini dia, seperti kucing Schrödinger, dalam superposisi.

Keadaan ini boleh ditafsirkan dengan cara yang berbeza dari sudut mekanik kuantum. Menurut tafsiran Copenhagen, pistol itu akhirnya akan meletus dan peserta akan mati. Menurut tafsiran Everett, superposisi memperuntukkan kehadiran dua alam semesta selari di mana peserta wujud secara serentak: dalam salah satu daripadanya dia masih hidup (pistol tidak menembak), pada saat dia mati (pistol ditembak). Walau bagaimanapun, jika tafsiran banyak dunia adalah betul, maka di salah satu alam semesta peserta sentiasa kekal hidup, yang membawa kepada idea tentang kewujudan "keabadian kuantum".

Bagi kucing Schrödinger dan pemerhati eksperimen, maka, menurut tafsiran Everett, dia juga mendapati dirinya dan kucing itu dalam dua Alam Semesta sekaligus, iaitu, dalam "bahasa kuantum", "terjerat" dengannya.

Bunyinya seperti cerita dari novel fiksyen sains, namun, ia adalah salah satu daripada banyak teori saintifik yang mendapat tempat dalam fizik moden.