Tikrai ne kartą girdėjote, kad egzistuoja toks reiškinys kaip „Schrödingerio katė“. Bet jei nesate fizikas, greičiausiai turite tik miglotą supratimą apie tai, kokia tai katė ir kodėl ji reikalinga.
« Šrodingerio katė“ – taip vadinasi garsaus austrų fiziko teorinio Erwino Schrödingerio, kuris taip pat yra laureatas, minties eksperimentas. Nobelio premija. Šio fiktyvaus eksperimento pagalba mokslininkas norėjo parodyti kvantinės mechanikos neužbaigtumą pereinant nuo subatominių sistemų prie makroskopinių sistemų.
Šiame straipsnyje bandoma paaiškinti paprastais žodžiais Schrödingerio teorijos apie katę ir kvantinę mechaniką esmė, kad ji būtų prieinama žmogui, neturinčiam aukštojo techninio išsilavinimo. Straipsnyje taip pat bus pateiktos įvairios eksperimento interpretacijos, tarp jų ir iš serijos „Teorija Didysis sprogimas».
Eksperimento aprašymas
Originalus Erwino Schrödingerio straipsnis buvo paskelbtas 1935 m. Jame eksperimentas buvo aprašytas naudojant ar net personifikuojant:
Taip pat galite statyti atvejus, kuriuose yra gana burleska. Leiskite katę užrakinti plieninėje kameroje su tokia velniška mašina (kuri turėtų būti, nepaisant katės įsikišimo): Geigerio skaitiklio viduje yra nedidelis radioaktyviosios medžiagos kiekis, toks mažas, kad per valandą gali suirti tik vienas atomas, bet su ta pačia tikimybe gali nesuirti; jei taip atsitiks, skaitymo vamzdelis išsikrauna ir įjungiama relė, atleidžiamas plaktukas, kuris sulaužo kolbą vandenilio cianido rūgštimi.
Jei visą šią sistemą paliksime sau valandai, tada galime sakyti, kad po šio laiko katė bus gyva, jei tik atomas nesuirs. Pats pirmasis atomo suirimas nunuodytų katę. Sistemos kaip visumos psi funkcija tai išreikš sumaišydama arba sutepdama gyvą ir negyvą katę (atleiskite už posakį) lygiomis dalimis. Tipiškas in panašių atvejų yra tai, kad neapibrėžtumas, iš pradžių apsiribojęs atominiu pasauliu, paverčiamas makroskopiniu neapibrėžtumu, kurį galima pašalinti tiesiogiai stebint. Tai neleidžia mums naiviai priimti „neryškaus modelio“ kaip tikrovės atspindžio. Tai savaime nereiškia nieko neaiškaus ar prieštaringo. Yra skirtumas tarp neryškios arba nefokusuotos nuotraukos ir debesų ar rūko nuotraukos.
Kitaip tariant:
- Yra dėžė ir katė. Dėžutėje yra mechanizmas, kuriame yra radioaktyvus atomo branduolys ir nuodingų dujų talpykla. Eksperimentiniai parametrai parinkti taip, kad branduolio skilimo per 1 valandą tikimybė būtų 50%. Jei branduolys suyra, atsidaro dujų talpa ir katė miršta. Jei branduolys nesuyra, katė lieka gyva ir sveika.
- Sudarome katę į dėžę, palaukiame valandą ir užduodame klausimą: ar katė gyva ar mirusi?
- Atrodo, kad kvantinė mechanika mums sako, kad atomo branduolys (taigi ir katė) yra visose įmanomose būsenose vienu metu (žr. kvantinę superpoziciją). Prieš atidarant dėžutę, katės šerdies sistema yra būsenoje „branduolys suiro, katė negyva“ su 50% tikimybe, o būsena „branduolys nesuiręs, katė gyva“ tikimybe 50%. Pasirodo, dėžėje sėdinti katė yra ir gyva, ir mirusi vienu metu.
- Pagal šiuolaikinę Kopenhagos interpretaciją, katė yra gyva/negyva be jokių tarpinių būsenų. Ir branduolio skilimo būsenos pasirinkimas įvyksta ne dėžutės atidarymo momentu, o net tada, kai branduolys patenka į detektorių. Nes sistemos „katė-detektorius-branduolys“ banginės funkcijos sumažinimas nėra siejamas su žmogaus dėžės stebėtoju, o su branduolio detektoriumi-stebėtoju.
Paaiškinimas paprastais žodžiais
Remiantis kvantine mechanika, jei atomo branduolys nepastebimas, tai jo būsena apibūdinama dviejų būsenų mišiniu - suirusio branduolio ir nesuirusio branduolio, todėl katė sėdi dėžėje ir personifikuoja atomo branduolį. yra ir gyvas, ir miręs tuo pačiu metu. Jei dėžė atidaroma, eksperimentatorius gali matyti tik vieną konkrečią būseną - „branduolys suiro, katė negyva“ arba „branduolis nesuiręs, katė gyva“.
Esmė žmonių kalba: Schrödingerio eksperimentas parodė, kad kvantinės mechanikos požiūriu katė yra ir gyva, ir mirusi, o tai negali būti. Todėl kvantinė mechanika turi didelių trūkumų.
Kyla klausimas: kada sistema nustoja egzistuoti kaip dviejų būsenų mišinys ir pasirenka vieną konkrečią? Eksperimento tikslas – parodyti, kad kvantinė mechanika yra neišsami be tam tikrų taisyklių, nurodančių, kokiomis sąlygomis banginė funkcija žlunga, ir katė arba miršta, arba lieka gyva, bet nustoja būti abiejų mišiniu. Kadangi aišku, kad katė turi būti arba gyva, arba negyva (nėra tarpinės būsenos tarp gyvybės ir mirties), tai panašiai bus ir su atominiu branduoliu. Jis turi būti suiręs arba nesuiręs (Wikipedia).
Vaizdo įrašas iš Didžiojo sprogimo teorijos
Kitas naujausias aiškinimas minties eksperimentasŠriodingeris – serialo „Didžiojo sprogimo teorija“ herojaus Sheldono Cooperio istorija, kurią jis perdavė savo mažiau išsilavinusiam kaimynui Penny. Sheldono istorijos esmė ta, kad Schrödingerio katės koncepciją galima pritaikyti žmonių santykiams. Norint suprasti, kas vyksta tarp vyro ir moters, kokie santykiai tarp jų: geri ar blogi, tereikia atidaryti dėžutę. Iki tol santykiai yra ir geri, ir blogi.
Žemiau yra vaizdo klipas apie šį Didžiojo sprogimo teorijos mainus tarp Sheldon ir Penia.
Ar katė liko gyva dėl eksperimento?
Tiems, kurie neperskaitė straipsnio atidžiai, bet vis tiek nerimauja dėl katės, gera žinia: mūsų duomenimis, nesijaudinkite dėl pamišusio austrų fiziko minties eksperimento
NĖRA KATINĖ SUKALSTA
Enciklopedinis „YouTube“.
-
1 / 5
Tiesą sakant, Hawkingas ir daugelis kitų fizikų laikosi nuomonės, kad Kopenhagos mokyklos kvantinės mechanikos interpretacija yra nepagrįsta, pabrėžiant stebėtojo vaidmenį. Galutinė fizikų vienybė šiuo klausimu vis dar nepasiekta.
Pasaulių lygiagretinimas kiekvienu laiko momentu atitinka tikrą nedeterministinį automatą, priešingai nei tikimybinis, kai kiekviename žingsnyje pasirenkamas vienas iš galimų kelių, atsižvelgiant į jų tikimybę.
Wignerio paradoksas
Tai sudėtinga Schrödingerio eksperimento versija. Eugenijus Wigneris pristatė „draugų“ kategoriją. Baigęs eksperimentą, eksperimentatorius atidaro dėžutę ir pamato gyvą katę. Katės būsenos vektorius dėžutės atidarymo momentu pereina į būseną „branduolys nesuiręs, katė gyva“. Taigi laboratorijoje katė buvo pripažinta gyva. Už laboratorijos yra Draugas. Draugas dar nežino, ar katė gyva, ar mirusi. Draugas atpažįsta katę kaip gyvą tik tada, kai eksperimentatorius jam pasako eksperimento rezultatą. Bet visi kiti Draugai katė dar nebuvo pripažinta kaip gyva ir bus atpažinta tik tada, kai bus informuota apie eksperimento rezultatą. Taigi, katė gali būti pripažinta visiškai gyva (arba visiškai mirusia), kai visi žmonės visatoje žino eksperimento rezultatą. Iki šio masto taško Didžioji Visata katė, pasak Wignerio, išlieka gyva ir mirusi vienu metu.
Praktinis naudojimas
Tai, kas išdėstyta aukščiau, naudojama praktikoje: kvantinėje kompiuterijoje ir kvantinėje kriptografijoje. Šviesolaidiniu kabeliu siunčiamas šviesos signalas dviejų būsenų superpozicijoje. Jei užpuolikai prisijungs prie kabelio kažkur per vidurį ir padarys signalo bakstelėjimą, kad galėtų pasiklausyti perduodamos informacijos, bangos funkcija žlugs (Kopenhagos interpretacijos požiūriu bus atliktas stebėjimas) ir šviesa pateks į vieną iš būsenų. Atliekant statistinius šviesos bandymus priimančiame kabelio gale, bus galima nustatyti, ar šviesa yra būsenų superpozicijoje, ar jau buvo pastebėta ir perduota į kitą tašką. Tai leidžia sukurti ryšio priemones, kurios neleidžia aptikti signalo perėmimo ir pasiklausymo.
Eksperimentas (kurį iš principo galima atlikti, nors dar nesukurtos veikiančios kvantinės kriptografijos sistemos, galinčios perduoti didelius informacijos kiekius) taip pat rodo, kad „stebėjimas“ Kopenhagos interpretacijoje neturi nieko bendro su stebėtojo sąmone, nes in tokiu atveju Visiškai negyva laido atšaka lemia statistikos pasikeitimą kabelio gale.
Jei dėžutė atidaroma, eksperimentatorius turi matyti tik vieną konkrečią būseną: „branduolys suiro, katė negyva“ arba „branduolys nesuiręs, katė gyva“.
„Šriodingerio katė“ – tai linksmo minčių eksperimento, kurį, tikriausiai jau atspėjote, surengė Schrödingeris, tiksliau – Nobelio fizikos premijos laureatas, austrų mokslininkas Erwinas Rudolfas Josephas Alexanderis Schrödingeris, pavadinimas.
Vikipedija eksperimentą apibrėžia taip: "Katė dedama į uždarą dėžę. Dėžutėje yra mechanizmas, kuriame yra radioaktyvus branduolys ir nuodingų dujų talpykla. Eksperimento parametrai parenkami taip, kad tikimybė, kad branduolys suirs per 1 val. yra 50%.Jei šerdis suyra, tai paleidžia mechanizmą – atsidaro indas su dujomis ir katė miršta.
Pagal kvantinę mechaniką, jei branduolys nėra stebimas, tai jo būsena apibūdinama dviejų būsenų superpozicija (susimaišymu) - suirusio branduolio ir nesuirusio branduolio, todėl dėžėje sėdinti katė yra ir gyva, ir mirusi. Tuo pačiu metu. Jei dėžutė atidaroma, eksperimentatorius turi matyti tik vieną konkrečią būseną: „branduolys suiro, katė negyva“ arba „branduolys nesuiręs, katė gyva“.
Taip pat skaitykite :
Pasirodo, kad galų gale mes turime gyvą arba negyvą katę, bet potencialiai katė yra ir gyva, ir mirusi tuo pačiu metu. Taigi Schrödingeris bandė įrodyti kvantinės mechanikos ribotumą, netaikydamas jai tam tikrų taisyklių.
Kopenhagos kvantinės fizikos aiškinimas – ir ypač šis eksperimentas – rodo, kad katė įgyja vienos iš galimų fazių (gyva – mirusi) savybes tik stebėtojui įsikišus į procesą.
Tai yra, kai konkretus Schrödingeris atidaro dėžę, šimtu procentų užtikrintai turės pjaustyti dešreles arba paskambinti veterinarijos gydytojui. Katė tikrai bus gyva arba staiga mirs. Tačiau kol procese nėra stebėtojo - konkretaus asmens, kuris turi neabejotinų pranašumų regėjimo pavidalu ir bent jau aiškią sąmonę, katė bus nežinioje „tarp dangaus ir žemės“.
Senovinis palyginimas apie katę, kuri vaikšto pati, šiame kontekste įgauna naujų atspalvių. Be jokios abejonės, Šriodingerio katė nėra pati turtingiausia būtybė Visatoje. Palinkėkime katei sėkmingų rezultatų ir pereikime prie kitos linksmos problemos iš paslaptingo ir kartais negailestingo kvantinės mechanikos pasaulio.
Tai skamba taip: „Kokį garsą skleidžia miške krintantis medis, jei šalia nėra žmogaus, galinčio suvokti šį garsą? Čia, priešingai nei juodai baltas nelaimingos/laimingos katės likimas, susiduriame su įvairiaspalve spėliojimų palete: nėra garso/yra garsas, koks jis, ar yra, ir jei jo nėra, tai kodėl? Į šį klausimą negalima atsakyti dėl labai paprastos priežasties – negalėjimo atlikti eksperimentą. Juk bet koks eksperimentas reiškia stebėtojo, galinčio suvokti ir padaryti išvadas, buvimą.
Taip pat skaitykite :
Tai yra, neįmanoma atspėti, kas atsitinka su mus supančiais tikrovės objektais, kai mūsų nėra. O jei to negalima suvokti, vadinasi, jo nėra. Kai tik išeiname iš kambario, visas jo turinys kartu su pačia patalpa nustoja egzistuoti arba, tiksliau, toliau egzistuoja tik potencialiai.
Tuo pačiu metu kyla gaisras ar potvynis, įrangos vagystės ar nekviesti svečiai. Be to, mes taip pat egzistuojame jame, skirtingose potencialiose būsenose. Vienas vaikštau po kambarį ir sušvilpia kvailą melodiją, kitas liūdnai žiūriu į langą, trečias kalbasi su žmona telefonu. Jame gyvena net mūsų staigi mirtis arba gera žinia netikėto telefono skambučio forma.
Akimirkai įsivaizduokite visas už durų slypinčias galimybes. Dabar įsivaizduokite, kad visas mūsų pasaulis yra tik tokių nerealizuotų potencialų rinkinys. Tai juokinga, ar ne?
APIE Tačiau čia iškyla logiškas klausimas: na ir kas? Taip, tai juokinga, taip, tai įdomu, bet ką tai keičia iš esmės? Mokslas apie tai kukliai tyli. Kvantinei fizikai tokios žinios atveria naujus Visatos ir jos mechanizmų supratimo kelius, tačiau mums, žmonėms, nutolusiems nuo didelių mokslo atradimų, tokia informacija atrodo nenaudinga.
Kaip tai gali būti nenaudinga!? Juk jei aš, mirtingasis, egzistuoju šiame pasaulyje, tai aš, nemirtingasis, egzistuoju kitame pasaulyje! Jei mano gyvenimas susideda iš nesėkmių ir nusivylimų virtinės, tai kažkur aš egzistuoju – sėkminga ir laiminga? Tiesą sakant, nėra nieko už mūsų pojūčių ribų, kaip ir nėra vietos, kol į ją neįeiname. Mūsų suvokimo organai mus tik apgaudinėja, mūsų smegenyse piešdami mus „supančio“ pasaulio vaizdą. Kas iš tikrųjų slypi už mūsų ribų, vis dar lieka paslaptyje už septynių antspaudų.
Šriodingerio katė yra garsus minties eksperimentas. Jį režisavo garsusis Nobelio premijos laureatas fizikos srityje – austrų mokslininkas Erwinas Rudolfas Josephas Alexanderis Schrödingeris.
Eksperimento esmė buvo tokia. Katė buvo patalpinta į uždarą kamerą (dėžutę). Dėžutėje yra mechanizmas, kuriame yra radioaktyvioji šerdis ir nuodingos dujos. Parametrai parenkami taip, kad per vieną valandą branduolio skilimo tikimybė būtų lygiai penkiasdešimt procentų. Jei šerdis suirs, įsijungs mechanizmas ir atsidarys indas su nuodingomis dujomis. Todėl Schrödingerio katė mirs.
Pagal dėsnius, jei nepastebėsite branduolio, tai jo būsenas apibūdins dvi pagrindinės būsenos – suirę ir nesuirę branduoliai. Ir čia iškyla paradoksas: dėžėje sėdintis Šriodingerio katinas vienu metu gali būti ir miręs, ir gyvas. Bet jei dėžutė bus atidaryta, eksperimentatorius matys tik vieną konkrečią būseną. Arba „branduolys suiro, o katė mirė“, arba „branduolys nesuiro ir Schrödingerio katė gyva“.
Logiškai mąstant, prie išėjimo turėsime vieną iš dviejų dalykų: arba gyvą katę, arba negyvą. Tačiau gyvūnas gali būti abiejų būsenų vienu metu. Schrödingeris tokiu būdu bandė įrodyti savo nuomonę apie kvantinės mechanikos ribotumą.
Remiantis Kopenhagos interpretacija ir ypač šiuo eksperimentu, katė vienoje iš savo potencialių fazių (negyva-gyva) įgyja šias savybes tik po to, kai į procesą įsikiša pašalinis stebėtojas. Tačiau kol šio stebėtojo nėra (čia turime omenyje konkrečios asmenybės buvimą, kuri turi regėjimo ir sąmonės aiškumo), katė bus nežinioje „tarp gyvenimo ir mirties“.
Garsioji senovinė parabolė, kad katė vaikšto pati, šio eksperimento kontekste įgauna naujų, įdomių atspalvių.
Pasak Everetto, kuris labai skiriasi nuo klasikinio Kopenhagos, stebėjimo procesas nėra laikomas kažkuo ypatingu. Šioje interpretacijoje gali egzistuoti abi nuostatos, kuriose gali būti Schrödingerio katė. Tačiau jie susitvarko vienas su kitu. Tai reiškia, kad šių valstybių vienybė bus sutrikdyta būtent dėl sąveikos su išorinis pasaulis. Stebėtojas, kuris atidaro dėžutę, įneša nesantaiką į katės būseną.
Yra nuomonė, kad galutinis žodisšiuo klausimu turime palikti tai tokiai būtybei kaip Šriodingerio katė. Tokios nuomonės prasmė yra pripažinimas, kad visame šiame eksperimente gyvūnas yra vienintelis absoliučiai kompetentingas stebėtojas. Pavyzdžiui, mokslininkai Max Tegmark, Bruno Marshall ir Hans Moraven pristatė minėto eksperimento modifikaciją, kur pagrindinis požiūris yra katės nuomonė. Šiuo atveju Schrödingerio katė neabejotinai išgyvena, nes tik išgyvenusi katė gali stebėti rezultatus. Tačiau mokslininkas Nadavas Katzas paskelbė savo rezultatus, kuriuose jis sugebėjo „grąžinti“ dalelės būseną, pakeitęs jos būseną. Taigi, katės galimybės išgyventi žymiai padidėja.
Savo gėdai noriu prisipažinti, kad girdėjau šį posakį, bet nežinojau, ką jis reiškia ir net kokia tema buvo vartojama. Papasakosiu, ką skaičiau internete apie šią katę...
« Šrodingerio katė» – taip vadinasi garsaus austrų fiziko teorinio Erwino Schrödingerio, kuris taip pat yra Nobelio premijos laureatas, minties eksperimentas. Šio fiktyvaus eksperimento pagalba mokslininkas norėjo parodyti kvantinės mechanikos neužbaigtumą pereinant nuo subatominių sistemų prie makroskopinių sistemų.
Originalus Erwino Schrödingerio straipsnis buvo paskelbtas 1935 m. Štai citata:
Taip pat galite statyti atvejus, kuriuose yra gana burleska. Leiskite katę užrakinti plieninėje kameroje su tokia velniška mašina (kuri turėtų būti, nepaisant katės įsikišimo): Geigerio skaitiklio viduje yra nedidelis radioaktyviosios medžiagos kiekis, toks mažas, kad per valandą gali suirti tik vienas atomas, bet su ta pačia tikimybe gali nesuirti; jei taip atsitiks, skaitymo vamzdelis išsikrauna ir įjungiama relė, atleidžiamas plaktukas, kuris sulaužo kolbą vandenilio cianido rūgštimi.
Jei visą šią sistemą paliksime sau valandai, tada galime sakyti, kad po šio laiko katė bus gyva, jei tik atomas nesuirs. Pats pirmasis atomo suirimas nunuodytų katę. Sistemos kaip visumos psi funkcija tai išreikš sumaišydama arba sutepdama gyvą ir negyvą katę (atleiskite už posakį) lygiomis dalimis. Tokiais atvejais būdinga tai, kad neapibrėžtumas, iš pradžių apsiribojęs atominiu pasauliu, paverčiamas makroskopiniu neapibrėžtumu, kurį galima pašalinti tiesioginiu stebėjimu. Tai neleidžia mums naiviai priimti „neryškaus modelio“ kaip tikrovės atspindžio. Tai savaime nereiškia nieko neaiškaus ar prieštaringo. Yra skirtumas tarp neryškios arba nefokusuotos nuotraukos ir debesų ar rūko nuotraukos.
Kitaip tariant:
- Yra dėžė ir katė. Dėžutėje yra mechanizmas, kuriame yra radioaktyvus atomo branduolys ir nuodingų dujų talpykla. Eksperimentiniai parametrai parinkti taip, kad branduolio skilimo per 1 valandą tikimybė būtų 50%. Jei branduolys suyra, atsidaro dujų talpa ir katė miršta. Jei branduolys nesuyra, katė lieka gyva ir sveika.
- Sudarome katę į dėžę, palaukiame valandą ir užduodame klausimą: ar katė gyva ar mirusi?
- Atrodo, kad kvantinė mechanika mums sako, kad atomo branduolys (taigi ir katė) yra visose įmanomose būsenose vienu metu (žr. kvantinę superpoziciją). Prieš atidarant dėžutę, katės branduolio sistema yra būsenoje „branduolys suiro, katė negyva“ su 50% tikimybe, o būsenoje „branduolys nesuiręs, katė gyva“ tikimybe 50%. Pasirodo, dėžėje sėdinti katė yra ir gyva, ir mirusi vienu metu.
- Pagal šiuolaikinę Kopenhagos interpretaciją, katė yra gyva/negyva be jokių tarpinių būsenų. Ir branduolio skilimo būsenos pasirinkimas įvyksta ne dėžutės atidarymo momentu, o net tada, kai branduolys patenka į detektorių. Nes sistemos „katė-detektorius-branduolys“ banginės funkcijos sumažinimas nėra siejamas su žmogaus dėžės stebėtoju, o su branduolio detektoriumi-stebėtoju.
Remiantis kvantine mechanika, jei atomo branduolys nepastebimas, tai jo būsena apibūdinama dviejų būsenų mišiniu - suirusio branduolio ir nesuirusio branduolio, todėl katė sėdi dėžėje ir personifikuoja atomo branduolį. yra ir gyvas, ir miręs tuo pačiu metu. Jei dėžė atidaroma, eksperimentatorius gali matyti tik vieną konkrečią būseną - „branduolys suiro, katė negyva“ arba „branduolis nesuiręs, katė gyva“.
Esmė žmonių kalba
Schrödingerio eksperimentas parodė, kad kvantinės mechanikos požiūriu katė yra ir gyva, ir mirusi, o tai negali būti. Todėl kvantinė mechanika turi didelių trūkumų.
Kyla klausimas: kada sistema nustoja egzistuoti kaip dviejų būsenų mišinys ir pasirenka vieną konkrečią? Eksperimento tikslas – parodyti, kad kvantinė mechanika yra neišsami be tam tikrų taisyklių, nurodančių, kokiomis sąlygomis banginė funkcija žlunga ir katė arba miršta, arba lieka gyva, bet nebėra abiejų mišinys. Kadangi aišku, kad katė turi būti arba gyva, arba negyva (nėra tarpinės būsenos tarp gyvybės ir mirties), tai panašiai bus ir su atominiu branduoliu. Jis turi būti suiręs arba nesuiręs (Wikipedia).
Kita naujesnė Schrödingerio minties eksperimento interpretacija yra istorija, kurią Sheldonas Cooperis, Didžiojo sprogimo teorijos herojus, papasakojo savo mažiau išsilavinusiai kaimynei Penny. Sheldono istorijos esmė ta, kad Schrödingerio katės koncepciją galima pritaikyti žmonių santykiams. Norint suprasti, kas vyksta tarp vyro ir moters, kokie santykiai tarp jų: geri ar blogi, tereikia atidaryti dėžutę. Iki tol santykiai yra ir geri, ir blogi.
Žemiau yra vaizdo klipas apie šį Didžiojo sprogimo teorijos mainus tarp Sheldon ir Penia.
Schrödingerio iliustracija yra geriausias pavyzdys apibūdinti pagrindinį kvantinės fizikos paradoksą: pagal jos dėsnius tokios dalelės kaip elektronai, fotonai ir net atomai vienu metu egzistuoja dviejose būsenose („gyva“ ir „negyva“, jei prisimenate ilgai kenčiančią katę). Šios būsenos vadinamos superpozicijomis.
Amerikiečių fizikas Artas Hobsonas iš Arkanzaso universiteto (Arkanzaso valstijos universitetas) pasiūlė šio paradokso sprendimą.
"Išmatavimai Kvantinė fizika yra pagrįsti tam tikrų makroskopinių prietaisų, tokių kaip Geigerio skaitiklis, veikimu, kurio pagalba nustatoma mikroskopinių sistemų – atomų, fotonų ir elektronų – kvantinė būsena. Kvantinė teorija reiškia, kad jei prijungiate mikroskopinę sistemą (dalelę) prie kokio nors makroskopinio įrenginio, kuris išskiria abu skirtingos valstybės sistema, tada įrenginys (pavyzdžiui, Geigerio skaitiklis) pereis į kvantinio susipynimo būseną ir tuo pačiu metu atsidurs dviejose superpozicijose. Tačiau tiesiogiai šio reiškinio stebėti neįmanoma, todėl jis yra nepriimtinas“, – sako fizikas.
Hobsonas teigia, kad pagal Schrödingerio paradoksą katė atlieka makroskopinio prietaiso – Geigerio skaitiklio, prijungto prie radioaktyvaus branduolio, vaidmenį, kad nustatytų to branduolio skilimo arba „neskilimo“ būseną. Šiuo atveju gyva katė bus „nesuirimo“, o negyva – irimo rodiklis. Tačiau pagal kvantinę teoriją katė, kaip ir branduolys, turi egzistuoti dviejose gyvenimo ir mirties superpozicijose.
Vietoj to, sako fizikas, katės kvantinė būsena turėtų būti susieta su atomo būsena, o tai reiškia, kad jie yra „nelokaliuose santykiuose“ vienas su kitu. Tai yra, jei vieno iš įsipainiojusių objektų būsena staiga pasikeis į priešingą, tada pasikeis ir jo poros būsena, nesvarbu, kiek jie yra vienas nuo kito. Tuo pačiu metu Hobsonas nurodo eksperimentinį šios kvantinės teorijos patvirtinimą.
„Kvantinio susipynimo teorijoje įdomiausia tai, kad abiejų dalelių būsenos pokytis įvyksta akimirksniu: joks šviesos ar elektromagnetinis signalas nespėtų perduoti informacijos iš vienos sistemos į kitą. Taigi galima sakyti, kad tai vienas objektas, padalintas į dvi dalis pagal erdvę, kad ir koks didelis atstumas tarp jų būtų“, – aiškina Hobsonas.
Šriodingerio katė nebėra gyva ir mirusi vienu metu. Jis yra miręs, jei skilimas įvyksta, ir gyvas, jei skilimas niekada neįvyksta.
Pridurkime, kad panašius šio paradokso sprendimus per pastaruosius trisdešimt metų siūlė dar trys mokslininkų grupės, tačiau jie nebuvo vertinami rimtai ir liko nepastebėti plačiuose mokslo sluoksniuose. Hobsonas pažymi, kad kvantinės mechanikos paradoksų sprendimas, bent jau teoriškai, yra būtinas norint jį giliai suprasti.
Šriodingeris
Bet visai neseniai TEORIKAI AIŠKINA, KAIP ŽUDA GRAVITACIJA ŠRODINGERIO KATĖ, bet čia sudėtingiau...
Paprastai fizikai aiškina reiškinį, kad superpozicija įmanoma dalelių pasaulyje, bet neįmanoma su katėmis ar kitais makroobjektais, trukdžius iš aplinką. Kai kvantinis objektas praeina per lauką arba sąveikauja su atsitiktinėmis dalelėmis, jis iš karto įgauna tik vieną būseną – tarsi būtų išmatuotas. Kaip tikėjo mokslininkai, superpozicija sunaikinama būtent taip.
Bet net jei kažkaip būtų įmanoma atskirti superpozicijos būseną esantį makroobjektą nuo sąveikos su kitomis dalelėmis ir laukais, jis vis tiek anksčiau ar vėliau įgautų vieną būseną. Bent jau tai pasakytina apie procesus, vykstančius Žemės paviršiuje.
„Kai kur tarpžvaigždinėje erdvėje galbūt katė turėtų galimybę išlaikyti kvantinę darną, tačiau Žemėje ar šalia bet kurios planetos tai labai mažai tikėtina. Ir to priežastis yra gravitacija“, – aiškina pagrindinis naujojo tyrimo autorius Igoris Pikovski iš Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro.
Pikovskis ir jo kolegos iš Vienos universiteto teigia, kad gravitacija daro destruktyvų poveikį makroobjektų kvantinėms superpozicijoms, todėl panašių reiškinių makrokosme nepastebime. Pagrindinė koncepcija nauja hipotezė, beje, trumpai apibendrinamas vaidybinis filmas"Tarpžvaigždinis".
Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija teigia, kad itin masyvus objektas sulenks aplink save erdvėlaikį. Atsižvelgdami į situaciją mažesniu lygmeniu, galime teigti, kad molekulei, esančiai šalia Žemės paviršiaus, laikas praeis šiek tiek lėčiau nei molekulės, esančios mūsų planetos orbitoje.
Dėl gravitacijos įtakos erdvės laikui molekulė, kurią veikia ši įtaka, patirs savo padėties nuokrypį. O tai savo ruožtu turėtų paveikti jo vidinę energiją – molekulėje esančių dalelių virpesius, kurie laikui bėgant kinta. Jei molekulė būtų įvesta į dviejų vietų kvantinės superpozicijos būseną, tada padėties ir vidinės energijos santykis netrukus priverstų molekulę „pasirinkti“ tik vieną iš dviejų padėčių erdvėje.
"Daugeliu atvejų dekoherencijos reiškinys yra susijęs su išoriniu poveikiu, tačiau šiuo atveju vidinė dalelių vibracija sąveikauja su pačios molekulės judėjimu", - aiškina Pikovsky.
Šis poveikis dar nepastebėtas, nes kiti dekoherencijos šaltiniai, pvz magnetiniai laukai, šiluminė spinduliuotė ir vibracijos paprastai yra daug stipresnės ir sukelia kvantinių sistemų sunaikinimą gerokai anksčiau nei gravitacija. Tačiau eksperimentuotojai stengiasi patikrinti hipotezę.
Panaši sąranka taip pat galėtų būti naudojama norint išbandyti gravitacijos gebėjimą sunaikinti kvantines sistemas. Norėdami tai padaryti, reikės palyginti vertikalius ir horizontalius interferometrus: pirmajame superpozicija netrukus turėtų išnykti dėl laiko išsiplėtimo skirtinguose kelio „aukštiuose“, o antrajame gali likti kvantinė superpozicija.
Panašūs straipsniai
