Мојата тајна Имаше еден вид „секундарен“ квалитет. Тој самиот ретко се занимавал со одреденинаучен проблем

. Неговиот омилен жанр на работа беше одговор на туѓо научно истражување, развој на ова дело или критика за него. И покрај фактот што самиот Шредингер беше индивидуалист по природа, секогаш му требаше туѓа мисла, поддршка за понатамошна работа. И покрај овој необичен пристап, Шредингер успеа да направи многу откритија.

Биографски информации Теоријата на Шредингер сега е позната не само на студентите на катедрите по физика и математика. Ќе биде од интерес за секој кој е заинтересиран за популарна наука. Оваа теорија ја создаде познатиот физичар Е. Шредингер, кој влезе во историјата како еден од креаторитеквантна механика . Научникот е роден на 12 август 1887 година во семејството на сопственикот на фабрика за масла. Идниот научник, познат низ целиот свет по својата загатка, како дете бил љубител на ботаниката и цртањето. Неговиот прв ментор бил неговиот татко. Во 1906 година, Шредингер ги започнал своите студии на Универзитетот во Виена, за време на кои почнал да се восхитува на физиката. Кога дојде Првиотсветска војна , научникот отиде да служи како артилеричар. ВОслободно време

ги проучувал теориите на Алберт Ајнштајн.

До почетокот на 1927 година, во науката се разви драматична ситуација. Е. Шредингер верувал дека основата на теоријата на квантните процеси треба да биде идејата за континуитет на брановите. Хајзенберг, напротив, веруваше дека основата за ова поле на знаење треба да биде концептот на дискретност на брановите, како и идејата за квантни скокови. Нилс Бор не ја прифати ниту едната позиција.

Напредокот во науката

За неговото создавање на концептот на бранова механика, Шредингер ја доби Нобеловата награда во 1933 година. Сепак, израснат во традициите на класичната физика, научникот не можеше да размислува во други категории и не ја сметаше квантната механика за полноправна гранка на знаење. Тој не можеше да биде задоволен со двојното однесување на честичките и се обиде да го сведе исклучиво на однесување со бранови. Во својата дискусија со Н.

Понатамошна работа на истражувачот Покрај тоа, Шредингер не беше само еден од креаторите на модерната квантна механика. Токму тој беше научникот кој го воведе терминот „објективност на описот“ во научна употреба. Ова е можностја опишуваат реалноста без учество на набљудувач. Неговиот понатамошни истражувањабеа посветени на теоријата на релативноста, термодинамичките процеси, нелинеарната Борн електродинамика. Научниците исто така направија неколку обиди да создадат обединета теорија на теренот. Покрај тоа, Е. Шредингер зборуваше шест јазици.

Најпознатата загатка

Теоријата на Шредингер, во која се појавува истата мачка, произлезе од критиката на научникот за квантната теорија. Еден од неговите главни постулати вели дека додека системот не се набљудува, тој е во состојба на суперпозиција. Имено, во две или повеќе состојби кои го исклучуваат постоењето на едни со други. Состојбата на суперпозиција во науката ја има следнава дефиниција: ова е способноста на квантот, кој исто така може да биде електрон, фотон или, на пример, јадро на атом, истовремено да биде во две состојби или дури во две точки. во вселената во момент кога никој не го набљудува.

Објекти во различни светови

За обичен човек е многу тешко да разбере таква дефиниција. Впрочем, секој објект материјален светможе да биде или во една точка во просторот или во друга. Овој феномен може да се илустрира на следниов начин. Набљудувачот зема две кутии и во една од нив става тениско топче. Ќе биде јасно дека е во едната кутија, а не во другата. Но, ако ставите електрон во еден од контејнерите, тогаш следнава изјава ќе биде вистинита: оваа честичка е истовремено во две кутии, без разлика колку парадоксално може да изгледа. На ист начин, електронот во атомот не се наоѓа во строго дефинирана точка во едно или друго време. Се ротира околу јадрото, кое се наоѓа на сите точки на орбитата истовремено. Во науката, овој феномен се нарекува „електронски облак“.

Што сакал да докаже научникот?

Така, однесувањето на малите и големите објекти се спроведува според сосема различни правила. Во квантниот свет постојат некои закони, а во макросветот - сосема различни. Сепак, не постои концепт кој би го објаснил преминот од светот материјални предмети, познато на луѓето, на микрокосмосот. Теоријата на Шредингер е создадена со цел да се покаже несоодветноста на истражувањата во областа на физиката. Научникот сакал да покаже дека постои наука чија цел е да опишува мали предмети, а постои поле на знаење кое ги проучува обичните предмети. Во голема мера благодарение на работата на научникот, физиката беше поделена на две области: квантна и класична.

Теорија на Шредингер: опис

Научникот го опиша својот познат мисловен експеримент во 1935 година. При неговото спроведување, Шредингер се потпираше на принципот на суперпозиција. Шредингер нагласи дека сè додека не го набљудуваме фотонот, тој може да биде или честичка или бран; и црвено и зелено; и тркалезни и квадратни. Овој принцип на несигурност, кој директно произлегува од концептот на квантен дуализам, го користел Шредингер во неговата позната загатка за мачката. Значењето на експериментот накратко е како што следува:

• Во затворена кутија се става мачка, како и контејнер кој содржи цијановодородна киселина и радиоактивна супстанција.
• Јадрото може да се распадне во рок од еден час. Веројатноста за ова е 50%.
• Ако атомското јадро се распаѓа, тоа ќе биде снимено со гајгеровиот бројач. Механизмот ќе работи, а кутијата со отров ќе биде скршена. Мачката ќе умре.
• Ако не дојде до распаѓање, тогаш мачката на Шредингер ќе биде жива.

Според оваа теорија, додека мачката не се набљудува, таа е истовремено во две состојби (мртов и жив), исто како јадрото на атомот (распаднат или нераспаднат). Се разбира, тоа е можно само според законите на квантниот свет. Во макрокосмосот, мачката не може да биде и жива и мртва во исто време.

Парадоксот на набљудувачот

За да се разбере суштината на теоријата на Шредингер, неопходно е да се разбере и парадоксот на набљудувачот. Неговото значење е дека објектите на микросветот можат да бидат во две состојби истовремено само кога не се набљудуваат. На пример, во науката е познат таканаречениот „Експеримент со 2 процепи и набљудувач“. Научниците насочија зрак од електрони на непроѕирна плоча во која беа направени два вертикални процепи. На екранот зад плочата, електроните насликаа бранова шема. Со други зборови, оставија црно-бели ленти. Кога истражувачите сакале да набљудуваат како електроните летаат низ процепите, честичките покажале само две вертикални ленти на екранот. Тие се однесуваа како честички, а не како бранови.

Објаснување во Копенхаген

Современото објаснување на теоријата на Шредингер се нарекува Копенхагенско. Врз основа на парадоксот на набљудувачот, звучи вака: сè додека никој не го набљудува јадрото на атомот во системот, тој е истовремено во две состојби - распаднат и нераспаднат. Сепак, изјавата дека мачката е жива и мртва во исто време е крајно погрешна. На крајот на краиштата, во макрокосмосот никогаш не се забележуваат истите појави како во микрокосмосот.

Затоа ние зборуваме зане за системот „мачка-јадро“, туку за фактот дека гајгеровиот бројач и јадрото на атомот се меѓусебно поврзани. Јадрото може да избере една или друга состојба во моментот кога се прават мерењата. Сепак, овој избор не се случува во моментот кога експериментаторот ја отвора кутијата со мачката на Шредингер. Всушност, отворањето на кутијата се одвива во макрокосмосот. Со други зборови, во систем кој е многу далеку од атомскиот свет. Затоа, јадрото ја избира својата состојба токму во моментот кога удира во детекторот Гајгер контра. Така, Ервин Шредингер не го опишал системот доволно целосно во својот мисловен експеримент.

Општи заклучоци

Така, не е сосема точно да се поврзе макросистемот со микроскопскиот свет. Во макрокосмосот, квантните закони ја губат својата сила. Јадрото на атомот може да биде во две состојби истовремено само во микрокосмосот. Истото не може да се каже за мачката, бидејќи таа е предмет на макрокосмосот. Затоа, само на прв поглед се чини дека мачката преминува од суперпозиција во една од состојбите во моментот кога ќе се отвори кутијата. Во реалноста, неговата судбина се одредува во моментот кога атомското јадро ќе комуницира со детекторот. Заклучокот може да се извлече на следниов начин: состојбата на системот во загатката на Ервин Шредингер нема никаква врска со личноста. Не зависи од експериментаторот, туку од детекторот - објектот што го „набљудува“ јадрото.

Продолжување на концептот

Теорија на Шредингер со едноставни зборовие опишан на следниов начин: додека набљудувачот не гледа во системот, тој може да биде во две состојби истовремено. Меѓутоа, друг научник, Јуџин Вигнер, отиде подалеку и одлучи да го доведе концептот на Шредингер до точка на целосна апсурдност. „Извинете!“ рече Вигнер, „Што ако неговиот колега стои до експериментаторот и ја гледа мачката? Партнерот не знае што точно видел самиот експериментатор во моментот кога ја отворил кутијата со мачката. Шредингеровата мачка излегува од суперпозиција. Сепак, не за колега набљудувач. Само во моментот кога судбината на мачката ќе му стане позната на вториот, животното конечно може да се нарече живо или мртво. Покрај тоа, милијарди луѓе живеат на планетата Земја. А конечната пресуда може да се донесе само кога резултатот од експериментот ќе стане сопственост на сите живи суштества. Се разбира, на сите луѓе можете накратко да им ја кажете судбината на мачката и теоријата на Шредингер, но ова е многу долг и трудоинтензивен процес.

Принципите на квантниот дуализам во физиката никогаш не биле побиени од мисловниот експеримент на Шредингер. Во извесна смисла, за секое суштество може да се каже дека не е ниту живо ниту мртво (во суперпозиција) се додека има барем една личност која не го набљудува.

Може ли мачката да биде и жива и мртва во исто време? Колку паралелни универзуми има? И дали воопшто постојат? Ова воопшто не се прашања од научна фантастика, туку многу реални научни проблеми што ги решава квантната физика.

Па да почнеме со Шредингерова мачка. Ова е мисловен експеримент предложен од Ервин Шредингер за да укаже на парадоксот што постои во квантна физика. Суштината на експериментот е како што следува.

Имагинарна мачка истовремено се става во затворена кутија, како и истиот имагинарен механизам со радиоактивно јадро и контејнер со отровен гас. Според експериментот, ако јадрото се распадне, тоа ќе го активира механизмот: контејнерот со гас ќе се отвори и мачката ќе умре. Веројатноста за нуклеарно распаѓање е 1 во 2.

Парадоксот е што, според квантната механика, ако јадрото не се набљудува, тогаш мачката е во таканаречена суперпозиција, со други зборови, мачката е истовремено во меѓусебно исклучувачки состојби (и жива е и мртва). Меѓутоа, ако набљудувачот ја отвори кутијата, може да потврди дека мачката е во една специфична состојба: или е жива или мртва. Според Шредингер, нецелосноста на квантната теорија лежи во фактот што таа не прецизира под кои услови мачката престанува да биде во суперпозиција и излегува дека е или жива или мртва.

Овој парадокс е надополнет со експериментот на Вигнер, кој ја додава категоријата пријатели на веќе постоечкиот мисловен експеримент. Според Вигнер, кога експериментаторот ќе ја отвори кутијата, ќе знае дали мачката е жива или мртва. За експериментаторот, мачката престанува да биде во суперпозиција, но за пријателот кој е зад вратата и кој сè уште не знае за резултатите од експериментот, мачката сè уште е некаде „помеѓу животот и смртта“. Ова може да се продолжи со бесконечен број врати и пријатели, а според слична логика, мачката ќе биде во суперпозиција додека сите луѓе во Универзумот не знаат што видел експериментаторот кога ја отворил кутијата.

Како квантната физика објаснува таков парадокс? Квантната физика нуди мисловен експеримент квантно самоубиствои две можни сценарија засновани на различни толкувања на квантната механика.

Во мисловен експеримент, пиштолот е вперен кон учесникот и или ќе пука како резултат на распаѓање на радиоактивен атом или не. Повторно, 50 до 50. Така, учесникот во експериментот или ќе умре или не, но засега тој е, како мачката на Шредингер, во суперпозиција.

Оваа ситуација може да се толкува на различни начини од гледна точка на квантната механика. Според толкувањето од Копенхаген, пиштолот на крајот ќе пукне и учесникот ќе умре. Според толкувањето на Еверет, суперпозицијата предвидува присуство на два паралелни универзуми во кои учесникот истовремено постои: во еден од нив тој е жив (пиштолот не пукал), во вториот е мртов (оружјето испукано). Меѓутоа, ако толкувањето на многу светови е точно, тогаш во еден од универзумите учесникот секогаш останува жив, што доведува до идејата за постоење на „квантна бесмртност“.

Што се однесува до мачката на Шредингер и набљудувачот на експериментот, тогаш, според толкувањето на Еверет, тој исто така се наоѓа себеси и мачката во два универзуми одеднаш, односно на „квантен јазик“, „заплеткана“ со него.

Звучи како приказна од научно-фантастичен роман, сепак, таа е една од многуте научни теории што имаат место во модерната физика.

Сигурно многумина наишле на оваа мистериозна формулација. И мнозинството не можеше целосно да разбере која е суштината на работата. Шредингеровата мачка е експеримент именуван по неговиот творец, австриски физичар и еден од основачите на квантната механика. Во нашиот материјал едноставно и накратко зборуваме за значењето на експериментот. За што беше?

Ервин Шредингер е познат теоретски физичар. Во 1935 година, тој одлучи да спроведе виртуелен експеримент со мачка. Сето ова за да се докаже дека копенхагенското толкување на суперпозиција (мешање на две состојби) не е сосема точно во однос на квантната теорија.

Која е суштината на експериментот?

Шредингер ментално става жива мачка во челична комора заедно со чекан, вијала со цијановодородна киселина и многу мала количина на радиоактивен материјал. Ако дури и еден атом на радиоактивен материјал се распадне за време на периодот на тестирање, механизмот на реле ќе го ослободи чеканот. Но, тој веќе ќе го преврти шишето со отровен гас и ќе ја натера мачката да умре.

Зошто Шредингер го смисли ова?

Во квантната механика, се верува дека ако никој и ништо не го набљудува јадрото, тогаш тоа е во мешана, неодредена состојба. И двете се распаднаа и не веднаш се распаднаа. Но, кога ќе се појави набљудувач, јадрото се наоѓа во една од состојбите. Патем, експериментот на Шредингер имаше за цел да открие во кој точно момент „мачката е и мртва и жива“. И, исто така, кога ќе се открие одредена состојба. Научник сака да докаже дека квантната механика е невозможна без фини детали. И тие одредуваат под кои услови се случува колапсот на брановата функција (промена на состојбата). Тие исто така одредуваат кога објектот останува во една од можните состојби (не во неколку одеднаш).

Ервин Шредингер сакаше да укаже на чуден заклучок на квантните теоретичари. Тие веруваа во тоа обичен човекможе да ја види вистинската состојба на материјата невооружена. Копенхагенската интерпретација на квантната физика беше доминантна во тоа време. Таа веруваше дека атомите или фотоните постојат во неколку состојби во еден момент (се во суперпозиција) и не влегуваат во одредена состојба додека не се забележат.

Експериментот на Шредингер вели дека набљудувачот не може да знае дали атом на супстанција се распаднал или не. Освен тоа, набљудувачот не знае дали шишето се скршило и дали мачката умрела. Според толкувањето од Копенхаген, мачката ќе биде жива и мртва додека некој не погледне во кутијата. Во квантната механика, способноста да се биде жив и мртов додека не се набљудува се нарекува квантна несигурност или парадокс на набљудувачот. Логиката зад парадоксот на набљудувачот е дека набљудувањата можат да ги одредат исходите.

Шредингер се согласи дека суперпозиција постои. Патем, за време на неговиот живот, научниците можеа да го докажат тоа со проучување на мешање во светлосни бранови. Но, тој се прашуваше кога суперпозицијата всушност го отстапува местото на одредена состојба. Експериментот на Шредингер ги натера луѓето да се запрашаат. Дали е навистина можно да се одреди исходот од животот на мачката со отворање на кутијата (погледнете ја)?

Но, дали мачката ќе биде жива или мртва, дури и ако кутијата не е отворена?

Со овој парадоксален мисловен експеримент, Шредингер докажа дека копенхагенската интерпретација на квантната физика е погрешна. Ова толкување може да работи на микроскопско ниво. Но, тоа нема никаква врска со макроскопскиот свет (мачката се зема како пример за макроскопскиот). Она што научниците го знаеле за природата на материјата на микроскопско ниво и што луѓето го набљудуваат на макроскопско ниво сè уште не е целосно разбрано. Улогата на набљудувачот останува важно прашањево изучувањето на квантната физика и е бесконечен извор на шпекулации.

За мој срам, сакам да признаам дека го слушнав овој израз, но не знаев што значи, па дури и на која тема се користи. Дозволете ми да ви кажам што прочитав на Интернет за оваа мачка...

« Шредингерова мачка» - ова е името на познатиот мисловен експеримент на познатиот австриски теоретски физичар Ервин Шредингер, кој е и лауреат Нобеловата награда. Со помош на овој фиктивен експеримент, научникот сакал да ја покаже нецелосноста на квантната механика при преминот од субатомски системи кон макроскопски системи.

Оригиналната статија на Ервин Шредингер е објавена во 1935 година. Еве го цитатот:

Можете исто така да конструирате случаи во кои има прилично бурлеска. Оставете некоја мачка да биде заклучена во челична комора заедно со следната ѓаволска машина (што треба да биде без разлика на интервенцијата на мачката): во Гајгеровиот бројач има мала количина на радиоактивна супстанција, толку мала што само еден атом може да се распадне за еден час. , но со иста веројатност не може да се распадне; ако тоа се случи, цевката за читање се испушта и релето се активира, ослободувајќи го чеканот, кој ја крши колбата со цијановодородна киселина.

Ако го оставиме целиот овој систем сам за себе еден час, тогаш можеме да кажеме дека мачката ќе биде жива по ова време, се додека атомот не се распадне. Самото прво распаѓање на атомот би ја отруло мачката. Пси-функцијата на системот како целина ќе го изрази тоа со мешање или размачкање на жива и мртва мачка (простете го изразот) во еднакви делови. Она што е типично во вакви случаи е дека неизвесноста првично ограничена на атомскиот свет се трансформира во макроскопска несигурност, која може да се елиминира со директно набљудување. Ова нè спречува наивно да го прифатиме „моделот на заматување“ како одраз на реалноста. Ова само по себе не значи ништо нејасно или контрадикторно. Има разлика помеѓу заматена фотографија или фотографија надвор од фокус и фотографија од облаци или магла.

Со други зборови:

1. Има кутија и мачка. Кутијата содржи механизам кој содржи радиоактивно атомско јадро и контејнер со отровен гас. Експерименталните параметри беа избрани така што веројатноста за нуклеарно распаѓање за 1 час е 50%. Ако јадрото се распадне, се отвора контејнер со гас и мачката умира. Ако јадрото не се распаѓа, мачката останува жива и здрава.
2. Ја затвораме мачката во кутија, чекаме еден час и го поставуваме прашањето: дали мачката е жива или мртва?
3. Се чини дека квантната механика ни кажува дека атомското јадро (а со тоа и мачката) е во сите можни состојби истовремено (види квантна суперпозиција). Пред да ја отвориме кутијата, системот мачка-јадро е во состојба „јадрото е распаднато, мачката е мртва“ со веројатност од 50% и во состојба „јадрото не се распаднало, мачката е жива“ со веројатност од 50%. Излегува дека мачката што седи во кутијата е и жива и мртва во исто време.
4. Според современото копенхагенско толкување, мачката е жива/мртва без никакви средни состојби. И изборот на состојбата на распаѓање на јадрото се случува не во моментот на отворање на кутијата, туку дури и кога јадрото влегува во детекторот. Бидејќи намалувањето на брановата функција на системот „мачка-детектор-јадро“ не е поврзано со човечкиот набљудувач на кутијата, туку е поврзано со детекторот-набљудувач на јадрото.

Според квантната механика, ако јадрото на атомот не се набљудува, тогаш неговата состојба се опишува со мешавина од две состојби - распаднат јадро и нераспаднат јадро, па затоа, мачка седи во кутија и го персонифицира јадрото на атомот. е и жив и мртов во исто време. Ако кутијата се отвори, тогаш експериментаторот може да види само една специфична состојба - „јадрото се распадна, мачката е мртва“ или „јадрото не се распадна, мачката е жива“.

Суштината во човечкиот јазик

Експериментот на Шредингер покажа дека, од гледна точка на квантната механика, мачката е и жива и мртва, што не може да биде. Затоа, квантната механика има значителни недостатоци.

Прашањето е: кога системот престанува да постои како мешавина од две состојби и избира една специфична? Целта на експериментот е да покаже дека квантната механика е нецелосна без некои правила кои покажуваат под кои услови брановата функција колабира и мачката или станува мртва или останува жива, но повеќе не е мешавина од двете. Бидејќи е јасно дека мачката мора да биде или жива или мртва (не постои состојба посредник помеѓу животот и смртта), тогаш ова ќе биде слично за атомско јадро. Мора да биде или распаднат или нераспаднат (Википедија).

Друга најнова интерпретација на мисловниот експеримент на Шредингер е приказната за Шелдон Купер, херојот од серијата „Теорија голема експлозија“ („Теорија на Биг Бенг“), која ја испорача за неговата помалку образована соседка Пени. Поентата на приказната на Шелдон е дека концептот на мачката на Шредингер може да се примени на меѓучовечките односи. За да разберете што се случува помеѓу маж и жена, каква врска има меѓу нив: добра или лоша, само треба да ја отворите кутијата. Дотогаш, врската е и добра и лоша.

Подолу е видео клип од оваа размена на теоријата на Биг Бенг помеѓу Шелдон и Пенија.

Илустрацијата на Шредингер е најдобриот пример за опишување на главниот парадокс на квантната физика: според нејзините закони, честичките како електрони, фотони, па дури и атоми постојат во две состојби во исто време („живи“ и „мртви“, ако се сеќавате на долготрпелива мачка). Овие состојби се нарекуваат суперпозиции.

Американскиот физичар Арт Хобсон од Универзитетот во Арканзас (државен универзитет Арканзас) го предложи своето решение за овој парадокс.

„Мерењата во квантната физика се засноваат на работата на одредени макроскопски уреди, како што е Гајгеровиот бројач, со чија помош се одредува квантната состојба на микроскопските системи - атоми, фотони и електрони. Квантната теорија имплицира дека ако поврзете микроскопски систем (честичка) со некој макроскопски уред кој разликува две различни состојби на системот, тогаш уредот (Гајгеровиот бројач, на пример) ќе оди во состојба на квантно заплеткување и исто така ќе се најде во две суперпозиции во исто време. Сепак, невозможно е директно да се набљудува овој феномен, што го прави неприфатлив“, вели физичарот.

Хобсон вели дека во парадоксот на Шредингер, мачката ја игра улогата на макроскопски уред, гајгеровиот бројач, поврзан со радиоактивно јадро за да ја одреди состојбата на распаѓање или „нераспаѓање“ на тоа јадро. Во овој случај, жива мачка ќе биде показател за „нераспаѓање“, а мртвата мачка ќе биде индикатор за распаѓање. Но, според квантната теорија, мачката, како и јадрото, мора да постои во две суперпозиции на живот и смрт.

Наместо тоа, вели физичарот, квантната состојба на мачката треба да биде заплеткана со состојбата на атомот, што значи дека тие се во „нелокална врска“ едни со други. Односно, ако состојбата на еден од заплетканите предмети наеднаш се смени на спротивна, тогаш состојбата на нејзиниот пар исто така ќе се промени, без разлика колку се оддалечени еден од друг. Во исто време, Хобсон се повикува на експериментална потврда на оваа квантна теорија.

„Најинтересното нешто во теоријата на квантното заплеткување е дека промената на состојбата на двете честички се случува веднаш: ниту еден светлосен или електромагнетен сигнал нема да има време да пренесе информации од еден систем на друг. Така, може да се каже дека е еден објект поделен на два дела по простор, без разлика колку е големо растојанието меѓу нив“, објаснува Хобсон.

Мачката на Шредингер повеќе не е жива и мртва во исто време. Тој е мртов ако дојде до распаѓање, а жив е ако распадот никогаш не се случи.

Да додадеме дека слични решенија на овој парадокс предложија уште три групи научници во изминатите триесет години, но тие не беа сфатени сериозно и останаа незабележани во широките научни кругови. Хобсон забележува дека решавањето на парадоксите на квантната механика, барем теоретски, е апсолутно неопходно за нејзино длабоко разбирање.

Шредингер

Но, неодамна ТЕОРИСТИТЕ ОБЈАСНУВААТ КАКО ГРАВИТАЦИЈАТА УБИВА ШРОДИНГЕРОВА МАЧКА, но ова е покомплицирано...

Како по правило, физичарите го објаснуваат феноменот дека суперпозицијата е можна во светот на честичките, но невозможна со мачки или други макро-објекти, мешање од животната средина. Кога квантен објект поминува низ поле или е во интеракција со случајни честички, тој веднаш презема само една состојба - како да е измерен. Токму на овој начин се уништува суперпозицијата, како што веруваа научниците.

Но, дури и ако некако стане возможно да се изолира макро-објектот во состојба на суперпозиција од интеракции со други честички и полиња, тој сепак порано или подоцна ќе добие една единствена состојба. Барем ова важи за процесите што се случуваат на површината на Земјата.

„Некаде во меѓуѕвездениот простор, можеби мачката би имала шанса да одржи квантна кохерентност, но на Земјата или во близина на која било планета тоа е крајно малку веројатно. А причината за ова е гравитацијата“, објаснува водечкиот автор на новата студија, Игор Пиковски од Центарот за астрофизика Харвард-Смитсонијан.

Пиковски и неговите колеги од Универзитетот во Виена тврдат дека гравитацијата има деструктивен ефект врз квантните суперпозиции на макро-објектите и затоа не забележуваме слични феномени во макрокосмосот. Основниот концепт на новата хипотеза, инаку, е накратко наведен во игран филм„Меѓуѕвезденото“.

Ајнштајн општа теоријарелативноста вели дека е исклучително масивен објектќе го свитка простор-времето блиску до себе. Со оглед на ситуацијата на помало ниво, можеме да кажеме дека за молекула поставена во близина на површината на Земјата, времето ќе помине нешто побавно отколку за молекула која се наоѓа во орбитата на нашата планета.

Поради влијанието на гравитацијата врз простор-времето, молекулата под влијание на ова влијание ќе доживее отстапување во својата позиција. И ова, пак, треба да влијае на нејзината внатрешна енергија - вибрации на честички во молекулата кои се менуваат со текот на времето. Ако молекулата се внесе во состојба на квантна суперпозиција на две локации, тогаш односот помеѓу положбата и внатрешна енергијанаскоро ќе ја принуди молекулата да „избере“ само една од двете позиции во вселената.

„Во повеќето случаи, феноменот на декохерентност е поврзан со надворешно влијание, но во овој случај, внатрешната вибрација на честичките е во интеракција со движењето на самата молекула“, објаснува Пиковски.

Овој ефект сè уште не е забележан, бидејќи други извори на декохерентност, како на пр магнетни полиња, топлинско зрачењеа вибрациите обично се многу посилни, предизвикувајќи уништување на квантните системи долго пред да го направи гравитацијата. Но, експериментаторите се трудат да ја тестираат хипотезата.

Слично поставување може да се користи и за тестирање на способноста на гравитацијата да ги уништи квантните системи. За да го направите ова, ќе биде неопходно да се споредат вертикалните и хоризонталните интерферометри: во првата, суперпозицијата наскоро треба да исчезне поради проширувањето на времето на различни „висини“ на патеката, додека во втората, квантната суперпозиција може да остане.

Во 1935 година, жесток противник на новопојавената квантна механика, Ерик Шредингер, објави статија која наводно ја разоткри и докажува недоследноста на новата гранка на развојот на физиката.

Суштината на статијата е спроведување на мисловен експеримент:

1. Жива мачка се става во целосно затворена кутија.
2. До мачката е поставен гајгеровиот бројач кој содржи еден радиоактивен атом.
3. Колба исполнета со киселина е поврзана директно со гајгеровиот бројач.
4. Можното распаѓање на радиоактивен атом ќе го активира гајгеровиот бројач, кој, пак, ќе ја скрши колбата и киселината што ќе се истури од неа ќе ја убие мачката.
5. Дали мачката ќе остане жива или ќе умре ако остане со такви незгодни соседи?
6. Еден час е наменет за експериментот.

Одговорот на ова прашање имаше за цел да ја докаже недоследноста на квантната теорија, која се заснова на суперпозиција: законот на парадоксот - сите микрочестички на нашиот свет секогаш се истовремено во две состојби, додека не почнат да се набљудуваат.

Односно, наоѓајќи се во затворен простор (квантна теорија), нашата мачка, како и неговиот непредвидлив сосед - атомот, се истовремено присутни во две држави:

1. Жива и во исто време мртва мачка.
2. Распаднат и во исто време нераспаднат атом.

Што, според класичната физика, е целосен апсурд. Невозможно е истовремено постоење на такви меѓусебно исклучувачки работи.

И ова е точно, но само од гледна точка на макрокосмосот. Додека во микросветот важат сосема различни закони, и затоа Шредингер погрешил кога ги применувал законите на макросветот на односите во микросветот. Неразбирањето на тоа намерно набљудување на тековните несигурности на микросветот го елиминира второто.

Со други зборови, ако отвориме затворен систем во кој е сместена мачка заедно со радиоактивен атом, ќе видиме само една од можните состојби на субјектот.

Тоа го докажа американскиот физичар од Универзитетот во Арканзас, Арт Хобсон. Според неговата теорија, ако поврзете микросистем (радиоактивен атом) со макросистем (Гајгеровиот бројач), вториот нужно ќе биде проткаен со состојбата на квантно заплеткување на првиот и ќе оди во суперпозиција. И, бидејќи не можеме директно да го набљудуваме овој феномен, тој ќе ни стане неприфатлив (како што докажа Шредингер).

Значи, дознавме дека атомот и бројачот на зрачење се во иста суперпозиција. Тогаш кој или што, за овој систем, можеме да го наречеме мачка? Логично кажано, мачката, во овој случај, станува државен индикатор радиоактивно јадро(едноставно - индикатор):

1. Мачката е жива, јадрото не се распаднало.
2. Мачката е мртва, јадрото се распадна.

Сепак, мора да го земеме предвид фактот дека мачката е исто така дел од еден систем, бидејќи таа е исто така во кутијата. Затоа, според квантната теорија, мачката е во таканаречена нелокална врска со атомот, т.е. во збунета состојба, што значи во суперпозиција на микросветот.

Од ова произлегува дека ако дојде до ненадејна промена на еден од објектите на системот, истото ќе се случи и со друг објект, без разлика колку тие се оддалечени еден од друг. Моменталната промена на состојбата на двата објекти докажува дека имаме работа унифициран систем, едноставно поделено со простор на два дела.

Ова значи дека можеме со сигурност да кажеме дека мачката на Шредингер е веднаш или жива, ако атомот не се распаднал, или мртва, ако атомот се распаднал.

А сепак, токму благодарение на мисловниот експеримент на Шредингер беше конструиран математички уред кој ги опишува суперпозициите на микросветот. Ова знаење најде широка примена во криптографијата и компјутерската технологија.

Конечно, би сакал да ја забележам неисцрпната љубов кон мистериозниот парадокс на „Шродингеровата мачка“ од страна на сите видови писатели и кино. Тоа е само некои примери:

1. Магичен уред наречен „Шродингеровата мачка“ во романот на Лукјаненко „Последниот часовник“.
2. Во детективскиот роман на Даглас Адамс Детективска агенцијаДирк Нежно“, се води жива дискусија за проблемот со мачката на Шредингер.
3. Во романот на Р. Е. Хајнлајн, Мачката оди низ ѕидови, главниот лик, мачка, е речиси постојано во две состојби истовремено.
4. Познатата мачка на Луис Керол Чешир во романот „Алиса во земјата на чудата“ обожава да се појавува на неколку места одеднаш.
5. Во романот Фаренхајт 451, Реј Бредбери го покренува прашањето за мачката на Шредингер, во форма на живо-мртов механичко куче.
6. Во романот „Исцелувачкиот магионичар“, Кристофер Сташеф на многу оригинален начин ја опишува својата визија за мачката на Шредингер.

И многу други волшебни, сосема невозможни идеи за таков мистериозен мисловен експеримент.