Daugelis yra girdėję mįslę apie katiną, kuris, patekęs į dėžę, vienu metu buvo keliose būsenose ir vienu metu nebuvo nei miręs, nei gyvas. Daugelis iš mūsų girdėjo apie dovaną su nelaimingąja kate, bet ne apie mokslininką, kuris ją išrado. Mįslės kūrėjas – mokslininkas iš Vienos Erwinas Schrödingeris.

Schrödingeris gimė tuometinėje Austrijoje-Vengrijoje turtingoje šeimoje. Erwino tėvas skatino mokslus, o senelis iš motinos pusės buvo chemikas. Mokslininkas gerai mokėsi mokykloje ir jau būdamas studentas pradėjo galvoti apie rimtus fizikos klausimus. Tais laikais mokslininkai tyrinėjo tuometinių atvirųjų elgesį elementariosios dalelės ir bandė paaiškinti, kodėl jų elgesio negalima apibūdinti klasikinės fizikos dėsniais. Daugelis teoretikų dalyvavo diskusijose, ginčuose, kėlė įvairias hipotezes ir pan. Schrödingeris pasiūlė savo elektromagnetinių bangų prigimties viziją, jas apibūdindamas sudėtinga lygtimi. Tegul matematiniam paaiškinimui reikia parašyti sudėtingą funkciją, Schrödingerio teoriją paprastais žodžiais taip pat galima paaiškinti.

Schrödingerio teorijos esmė

Šiandien žinoma, kad tik makroskopinių objektų elgseną galima apibūdinti klasikinės fizikos dėsniais, o tie, kurie nematomi plika akimi, jiems visiškai nepavaldūs. Mokslininko teorija gali būti taikoma tik tiems objektams, kurių matmenys prilygsta molekulių, atomų ir net tokių elementariųjų dalelių kaip elektronai, protonai ir kt.

Jis pasiūlė, kad mažos dalelės iš karto turi dvi savybes: materiją (masę, išplėtimą, greitį) ir bangas (amplitudę, dažnį ir kt.). Iš pradžių buvo sunku įsivaizduoti, kodėl taip atsitiko. Todėl visi klasikinės Niutono mechanikos mokymai turėjo būti atmesti. Schrödingeris tikėjo, kad matematikos pagalba neatskiriamus santykius galima paaiškinti raštu. Matematiniu požiūriu mokslininkas buvo teisus, tačiau jo, kaip fiziko, santykių paaiškinimas pasirodė neteisingas. Tokie fizikai kaip Heisenbergas, Bohras, Einšteinas ir Sommerfeldas paneigė jo nuomonę. Iš čia kyla garsioji mįslė apie katę.

Mikropasaulio suvokimas

Dalelės, sudarančios atomą, ir patys atomai yra tokie maži, kad neturime galimybės empiriškai įvertinti jų masės, tūrio, greičio ir kitų fizikinių parametrų. Mokslininkai ant specialios jautrios plėvelės gali užfiksuoti tik šviesias juosteles ir pokyčius bei, pasitelkę skaičiavimus, nustatyti mikroobjektų charakteristikas.

Naudojant matematinė funkcija galima apibūdinti dalelės būseną, bet tai tik matematinis instrumentas, kurio nėra fizinę reikšmę. Naudojant kvadratinės bangos funkciją, galima nustatyti tik tikimybę, su kokia mikroelementas atsiras erdvės tūryje, gautame iš diferencinių koordinačių reikšmių. Tai vienintelis būdas paprastais žodžiais atskleisti Schrödingerio teorijos esmę, kurią matė tokie mokslininkai kaip Einšteinas, Heisenbergas ir kiti.

Šriodingerio katė paprastais žodžiais

Pats mokslininkas nuolat ginčijosi, nepripažindamas jokios kitos minties apie savo lygtį. Jis tikėjo, kad ji tokia, kokia ji buvo išvesta, yra gana aiški, o pati tikimybės sąvoka labai miglota. Jo nuomone, mikroobjektai turėtų įtakos makrokosmui, jei viskas būtų taip, kaip tikėjo su juo nesutinkantys mokslininkai. Kaip vaizdinį savo teisumo paaiškinimą jis pateikė pavyzdį su katinu ir dėže, kurios sienos neleidžia matyti ir girdėti, kas joje vyksta.

Šioje dėžutėje yra savaime naikinanti kapsulė su nuodais ir tik vienas radioaktyvaus elemento atomas. Tikimybė, kad atomas suirs per 1 valandą, yra 50%. Skilimo atveju suveikia jutiklis, kuris įjungia mechanizmą, skirtą kolbai sunaikinti. Bet kadangi sužinoti, ar atomo skilimas įvyko, galima tik eksperimentiškai, tai ar šis procesas įvyko, ar ne, žinoti negalima. Taip pat neįmanoma tiksliai pasakyti, ar katė mirė, ar liko gyva. Atitinkamai, prieš atidarant dėžutę galima pasakyti, kad jis yra gyvas ir miręs vienu metu, o atidarius galima tikrai pasakyti, ar įvyko viena iš dviejų galimybių. Kadangi katei nėra kitos būsenos, išskyrus mirusią ar gyvą, kvantinės teorijos nenuoseklumas buvo aiškiai įrodytas. Todėl ateityje kvantinis mokslas nustatė tam tikras jo taikymo taisykles. Galiausiai vaizdo įrašas apie Schrödingerio katę.

Didysis fizikas 1935 m Nobelio premijos laureatas o kvantinės mechanikos įkūrėjas Erwinas Schrödingeris suformulavo savo garsųjį paradoksą.

Mokslininkas pasiūlė, kad paėmus tam tikrą katę ir įdėjus ją į nepermatomą plieninę dėžę su „pragariška mašina“, po valandos ji bus gyva ir mirusi vienu metu. Dėžutės mechanizmas atrodo taip: Geigerio skaitiklio viduje yra mikroskopinis kiekis radioaktyvios medžiagos, kuri per valandą gali suirti tik į vieną atomą; tuo pačiu metu su tokia pačia tikimybe jis gali ir nesuirti. Jei irimas įvyks, tada svirties mechanizmas veiks ir plaktukas sulaužys indą su vandenilio cianido rūgštimi ir katė mirs; jei nėra irimo, indas išliks nepažeistas, o katė bus gyva ir sveika.

Jei kalbėtume ne apie katę ir dėžutę, o apie subatominių dalelių pasaulį, tai mokslininkai pasakytų, kad katė yra ir gyva, ir mirusi vienu metu, tačiau makrokosmose tokia išvada yra neteisinga. Taigi kodėl mes naudojame tokias sąvokas, kai kalbame apie daugiau smulkios dalelės reikalas?

Schrödingerio iliustracija yra geriausias pavyzdys apibūdinti pagrindinį kvantinės fizikos paradoksą: pagal jos dėsnius tokios dalelės kaip elektronai, fotonai ir net atomai egzistuoja dviejose būsenose vienu metu („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.

„Kvantinės fizikos matavimai grindžiami tam tikrų makroskopinių prietaisų, tokių kaip Geigerio skaitiklis, veikimu, kurio pagalba nustatoma mikroskopinių sistemų – atomų, fotonų ir elektronų kvantinė būsena. sistema (dalelė) prie kažkokio makroskopinio prietaiso, išskiriant du 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, anot fiziko, katės kvantinė būsena turėtų būti susieta su atomo būsena, o tai reiškia, kad jie yra vienas su kitu „nelokaliame ryšyje“. 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. Tai darydamas Hobsonas remiasi šia kvantine teorija.

„Kvantinio susipynimo teorijoje įdomiausia tai, kad abiejų dalelių būsenos pasikeitimas įvyksta akimirksniu: joks šviesos ar elektromagnetinis signalas nespėtų perduoti informacijos iš vienos sistemos į kitą. Taigi galima teigti, kad tai vienas objektas. padalintas į dvi erdvės dalis, 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 giliai suprasti.

Šriodingerio katė yra pati paslaptingiausia iš visų kačių, kačių, kačių, kačių, kurias taip dievina žmonija. Virusiniai kačių vaizdo įrašai išplito visame žiniatinklyje ir kasdien peržiūrimi milijonai, o reklaminiuose stenduose rodomi mielų kačiukų vaizdai gali priversti mus nusipirkti bet kokį produktą. Savo ūsuotus ir dryžuotus herojus turi ir mokslo populiarinimo sritis. Tiksliau, viena yra Schrödingerio katė. Tikrai esate apie tai girdėję, net jei nesate susiję su kvantine mechanika. Taigi kodėl beveik šimtas metų garsus katinas persekioja fizikus ir lyrikus, taip pat tampa vienu įdomiausių šiuolaikinės masinės kultūros objektų?

Schrödingerio katė kaip metafora

Kad ir kaip paradoksaliai tai skambėtų, austrų fizikas ir savininkas Nobelio premija Erwinas Schrödingeris yra paslaptingiausios katės „tėvas“, o ne savininkas. Po visko Šrodingerio katė- Tai minties eksperimentas, teorinis paradoksas ir tikrai nuostabi metafora kvantinei superpozicijai apibūdinti.

Ar buvo katė?

Klausimas „Ar Schrödingeris turėjo katę? vis dar lieka atvira. Nors, pasak daugelio šaltinių, viename iš ankstyvųjų leidimų FizikaŠiandien yra mokslininko nuotrauka su savo augintiniu katinu Miltonu. Kita vertus, originaliame 1935 m. straipsnio tekste, kuriame Erwinas Schrödingeris aprašė savo hipotetinį eksperimentą, tai visai ne katė, o katė (die Katze). Kodėl fizikas pagrindiniu savo koncepcijos veikėju pasirinko kačių atstovą? Kaip katė virto kate? Atrodo, kad šiems klausimams lemta likti retoriniais.

Šriodingerio katė mirė su 50% tikimybe

Designua / shutterstock.com

Tačiau jei tyrėjo įkvėpimo šaltinis buvo jo asmeninis augintinis, tai, matyt, to priežastis – katės sulaužyta vaza ar pažeisti tapetai. Nes pagrindinis dalykas, kurį Šriodingerio katė daro eksperimento metu, yra užrakinta plieninėje dėžėje ir... miršta. Tiesa, su 50% tikimybe. Tiksliau, be vargšo gyvūno, dėžutės viduje įdedamas specialus mechanizmas, kuriame yra radioaktyvi šerdis ir indas su nuodingomis dujomis. Jei branduolys suyra, mechanizmas suveikia ir katė miršta nuo išsiskyrusių dujų. Jei neveikia, tai gyvena. Tačiau tik tas stebėtojas, kuris atidaro dėžutę, gali žinoti jo likimą. Iki tol katė yra ir gyva, ir negyva.

Be katės kvantinė mechanika nėra tas pats

Visa ši iš pirmo žvilgsnio paradoksali situacija aiškiai iliustruoja vieną iš kvantinės mechanikos nuostatų. Anot jo, atomo branduolys vienu metu yra visose įmanomose būsenose: irimo ir neskilimo. Jei atomas nėra stebimas, jo būsena apibūdinama šių dviejų charakteristikų mišiniu. Todėl katė, skaityk – atomo branduolys, yra ir gyva, ir mirusi. O tai tiesiog neįmanoma. Tai reiškia, kad kvantinei mechanikai trūksta kai kurių taisyklių, kurios nulemtų, kokiomis sąlygomis katės likimas yra aiškiai aiškus.

Schrödingr katė: veislės

Nenuostabu, kad prasmė to, kas vyksta su mitine kate plieninėje dėžėje, turi keletą interpretacijų.

• Kopenhagos veislė

Yra Kopenhagos kvantinės mechanikos interpretacija, kurios autoriai yra Nielsas Bohras ir Werneris Heisenbergas. Pagal ją katė išlieka abiejose būsenose, nepriklausomai nuo stebėtojo. Juk lemiamas momentas būna ne atsidarius stalčiui, o suveikiant mechanizmui. Tai yra, gyvūnas jau seniai mirė nuo dujų, tačiau dėžė vis dar užrakinta. Kitaip tariant, Kopenhagos interpretacijoje nėra „negyvos-gyvos“ būsenos, nes ją nustato detektorius, reaguojantis į branduolio irimą.

• Everett veislė

Taip pat yra daugelio pasaulių interpretacija arba Evereto interpretacija. Ji interpretuoja patirtį su Schrödingerio kate kaip dvi atskiras esamą pasaulį, skilimas į kurį įvyksta tuo metu, kai atidaroma dėžė. Vienoje visatoje katė gyva ir sveika, kitoje jis neišgyveno po eksperimento.

• "kvantinė savižudybė"

Vienaip ar kitaip, vargšę katę Schrödingerį „kankino“ daugelis fizikų. Kai kurie, pavyzdžiui, siūlė situaciją su kate apsvarstyti paties gyvūno požiūriu – juk jis geriau už visus pasaulio fizikai žino, ar jis miręs, ar gyvas. Tikrai, tu negali su tuo ginčytis. Šis metodas vadinamas „kvantine savižudybe“ ir hipotetiškai leidžia patikrinti, kuris iš šių aiškinimų yra teisingas.

Kiekvienas gali veisti savo veislę

Jei pažvelgtumėte į šiuolaikinį fizinį mokslą, galite drąsiai teigti, kad tyrimų puslapiuose ilgai kenčianti Schrödingerio katė yra gyvesnė nei bet kas kitas gyvas. Kartkartėmis mokslininkai siūlo savo sprendimus šiam gerai žinomam paradoksui, taip pat plėtoja koncepciją labai įdomių įvykių kontekste.

• "antra dėžė"

Pavyzdžiui, praėjusiais metais Jeilio universiteto mokslininkai Schrödingerio katei „padovanojo“ antrą dėžutę už jo mirtiną slėpynę. Remdamiesi šiuo požiūriu, mokslininkai bandė imituoti sistemą, reikalingą kvantinio kompiuterio veikimui. Galų gale, kaip žinote, vienas iš pagrindinių sunkumų kuriant tokio tipo mašinas yra būtinybė ištaisyti klaidas. Ir, kaip paaiškėja, Schrödingerio kačių naudojimas yra perspektyvus būdas valdyti perteklinę kvantinę informaciją.

• "mikro katė"

O vos prieš porą savaičių tarptautinei mokslininkų komandai, vadovaujamai Rusijos kvantinės optikos srities ekspertų, pavyko „išvesti“ mikroskopines Šriodingerio kates, kad pažengtų į priekį ieškant ribos tarp kvantinio ir klasikinio pasaulių. Taip Schrödingerio katė padeda fizikai kurti kvantinės komunikacijos technologijas ir kriptografiją.

Schrödingerio katė yra pop kultūros žvaigždė

Afrikos studija / shutterstock.com

Jei katė negali ištrūkti iš savo nelemtos dėžutės, tada jam pavyko išeiti iš mokslinių koncepcijų ir tyrimų puslapių ribų. Ir kaip!

Sunkaus likimo paslaptingos katės personažas su pavydėtinu nuoseklumu pasirodo populiariosios kultūros kūriniuose. Taigi Schrödingerio katė pasirodo Terry Pratchett, Fredriko Pohl, Douglas Adams ir kitų pasaulinio garso rašytojų knygose. Žinoma, katė buvo minima populiariuose televizijos projektuose, tokiuose kaip „Teorija Didysis sprogimas ir Doctor Who. Jau nekalbant apie tai, kad Šriodingerio katės atvaizdas nuolat aptinkamas vaizdo žaidimuose ir dainų tekstuose. O interneto portalas „ThinkGeek“ jau užsidirbo turtus pardavinėdamas marškinėlius su užrašu vienoje pusėje: „Šrodingerio katė gyva“, o kitoje – „Šrodingerio katė mirusi“.

Katės tai daro geriau

Sutikite, galite stebėti nuostabų dalyką: garsiausia mokslinė katė yra tik vizualizuotas hipotezės tikrinimo modelis. Tačiau uodegos augintinio dalyvavimas jame eksperimentui suteikė nemažai poezijos ir žavesio. O gal tiesiog katės viską daro geriau? Visai įmanoma.

Ir atminkite: dėl Schrödingerio eksperimento nė viena katė nenukentėjo.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.

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. 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:

1. 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.
2. Sudarome katę į dėžę, palaukiame valandą ir užduodame klausimą: ar katė gyva ar mirusi?
3. 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.
4. 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 Didžiojo sprogimo teorijos veikėjas Sheldonas Cooperis papasakojo 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.

Schrödingerio iliustracija yra geriausias pavyzdys pagrindiniam kvantinės fizikos paradoksui apibūdinti: pagal jos dėsnius tokios dalelės kaip elektronai, fotonai ir net atomai egzistuoja dviejose būsenose vienu metu („gyva“ ir „mirusi“, jei prisimenate ilgai kenčianti katė). Šios būsenos vadinamos superpozicijomis.

Amerikiečių fizikas Artas Hobsonas iš Arkanzaso universiteto (Arkanzaso valstijos universitetas) pasiūlė šio paradokso sprendimą.

„Matavimai kvantinėje fizikoje 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 dvi skirtingas sistemos būsenas, tada įrenginys (pavyzdžiui, Geigerio skaitiklis) pereis į kvantinio įsipainiojimo būseną ir taip pat atsidurs dviejose. superpozicijos tuo pačiu metu. 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 išorine įtaka, tačiau viduje tokiu atveju vidinė dalelių vibracija sąveikauja su pačios molekulės judėjimu“, – aiškina P. 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.

Žymiausias kvantinės mechanikos paradoksas siejamas su austrų fiziko Erwino Schrödingerio vardu.

Tai minties eksperimentas, atliktas su įsivaizduojama kate, įdėta į uždarą dėžę. Dėžutėje yra nuodingų dujų talpykla, kuri atsidaro ir sunaikina katę, suirus radioaktyviajam branduoliui. Tikimybė, kad branduolys suirs per 1 valandą, yra 1/2.

Kvantinė mechanika teigia, kad jei branduolys nepastebimas, jo būsena yra dviejų galimų rezultatų mišinys. Tai yra, dėžėje sėdinti katė vienu metu yra ir gyva, ir mirusi, kol eksperimentatorius atidarė dėžę ir pamatė, kas iš tikrųjų atsitiko.

Yra sudėtinga Wignerio pasiūlyta eksperimento versija. Jei eksperimentatorius atidaro dėžutę ir pamato gyvą katę, laboratorijoje katė pripažįstama gyva. Tačiau tarkime, kad eksperimentuotojas turi draugą už laboratorijos ribų. Jis atpažįsta katę kaip gyvą tik tada, kai eksperimentatorius jam apie tai praneša. Tačiau visi kiti draugai dar neatpažino katės gyvos, kol jiems nebuvo pranešta apie rezultatą. Tai yra iki šios akimirkos kol visi žmonės Visatoje nežino eksperimento eigos, katė išlieka gyva ir mirusi vienu metu.

Atsirado dvi pagrindinės kvantinės mechanikos interpretacijos, skirtingai paaiškinančios Schrödingerio eksperimentą.

Kopenhagos interpretacijoje sistema pasirenka vieną iš dviejų galimų būsenų tuo momentu, kai vyksta stebėjimas.

Katės eksperimentas rodo, kad paties stebėjimo pobūdis nėra tiksliai apibrėžtas: ar jis vyksta tuo metu, kai atidaroma dėžutė, ar tuo metu, kai dalelė suyra? Bet kokiu atveju, prieš atidarant dėžutę, katė visiškai nesusipainioja tarp gyvųjų ir mirusiųjų, nes makroskopiniams objektams mikropasaulio dėsniai negalioja.

Daugelio pasaulių interpretacijos šalininkai nelaikykite matavimo proceso ypatingu: daroma prielaida, kad egzistuoja abi katės būsenos. Tačiau tuo metu, kai stebėtojas atidaro dėžutę, atsiranda dvi stebėtojo būsenos, kurios niekaip nesąveikauja viena su kita. Tai yra, Visata skyla į dvi kitas visatas, iš kurių vienoje stebėtojas mato negyvą katę, o kitoje – gyvą.

Šis aiškinimas atrodo fantastiškas, nors daugelis mokslininkų pripažįsta jos teisę egzistuoti lygiai taip pat kaip Kopenhagos.

Daugelio pasaulių teorija įkvėpė filmų „Prestižas“ (2006), „Šaltinio kodas“ (2011) kūrėjus, o tuo pačiu ja remiasi kai kurios kvantinės kriptografijos idėjos.

Panašūs straipsniai