fizik Ervin Shredingerning fikrlash tajribasi bo'lib, uning mohiyati qutidagi mushuk ham tirik, ham o'likdir. Shunday qilib, olim to'liq emasligini isbotladi kvant mexanikasi subatomik tizimlardan makroskopik tizimlarga o'tish davrida.

Kelib chiqishi

Avstriyalik nazariy fizik Ervin Shredinger 1935 yilda Naturwissenschaften nashrida chop etilgan "Kvant mexanikasidagi hozirgi holat" (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik) maqolasida qutidagi mushuk bilan tajriba o'tkazishni taklif qilgan.

Biz mushukni olib, qutiga solamiz. Qutida atom yadrosi va zaharli gazli idish bor. Yadroviy parchalanish ehtimoli 50% ni tashkil qiladi, agar u sodir bo'lsa, gaz idishi ochiladi va mushuk o'ladi. Agar parchalanish sodir bo'lmasa, mushuk tirik. Kvant mexanikasi asoslariga ko'ra, biz qutini ochishimizdan oldin, mushuk kvant superpozitsiyasi holatida - ya'ni bir vaqtning o'zida barcha shtatlarda.

Ma'lum bo'lishicha, "mushuk yadrosi" tizimida mushuk 50% ehtimollik bilan tirik yoki o'lik bo'lishi mumkin. Yoki u bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir.

Internetda mashhurlik

Shredingerning mushuki masalasi birinchi marta Internetda 1990 yil may oyida Usenet sci.physics forumida muhokama qilingan. 2000 yil 9 avgustda Straight Dope Q&A forumida Shredingerning mushukiga bag'ishlangan she'r nashr etildi.

2004 yil avgust oyida ThinkGeek onlayn-do'koni "Schrodinger's Cat Died" yozuvi bilan futbolkalarni sotishni boshladi.

2006 yil 4 yanvarda Xkcd komikslar seriyasida Shredinger komiksi chiqdi.

” - Ushbu komiksning oxirgi paneli bir vaqtning o'zida kulgili va kulgili emas. Uni o‘qimaguningizcha, oxiri qanday bo‘lishini ayta olmaysiz.

- ahmoq"

2007-yil 2-iyun kuni I Can Has Cheezburger veb-saytida qutidagi mushukning surati chop etildi: “Sizning kvant qutingizda... bitta mushuk... ehtimol”.

Shredinger mushukining mashhurligining toj shon-sharafi unga bag'ishlangan Google Doodle bo'ldi, u 2013 yil 12 avgustda, Ervin Shredingerning 126 yilligi kuni paydo bo'ldi.

Ommaviy madaniyat ma'lumotnomalari

Filmlar, seriallar, kitoblar va kompyuter o'yinlari, bu tajriba qaerda eslatib o'tilgan. Keling, bir nechta misollar keltiraylik.

Futuramaning oltinchi mavsumining 16-qismida politsiya Shredinger va uning mushukini hibsga oldi.

"Rik va Morti" ning birinchi mavsumining ikkinchi epizodida bosh qahramonlar parallel haqiqatda Shredingerning mushuklari bilan uchrashadilar.

Sheldon Kuper "Nazariya"da katta portlash” Shredingerning mushuk nazariyasidan foydalanib, Penniga erkaklar va ayollar o'rtasidagi munosabatlar qanday ishlashini tushuntirish uchun.

Ma'nosi

Shredingerning mushuki nafaqat internet-mem, balki ommabop madaniyat qahramoni hamdir. Ham tirik, ham o'lik mushuk ma'lum bir noaniqlikni ramziy qiladi. Shredinger nimadir kulgili, ham kulgili bo'lsa yoki biror narsa taqiqlangan va ruxsat etilganda esga olinadi. Misol uchun, qizil va yashil chiroqlar bir vaqtning o'zida yonib turadigan svetofor Schrödinger svetoforidir.

Galereya

Shredingerning mushuki - insoniyat juda yaxshi ko'radigan mushuklar, mushuklar, mushuklar, mushuklar ichida eng sirli. Har kuni millionlab ko'rishlar bilan Butunjahon Internet bo'ylab tarqalgan mushuklarning virusli videolari va reklama taxtalarida yoqimli mushukchalar tasvirlari bizni har qanday mahsulotni sotib olishga majbur qilishi mumkin. Ilm-fanni ommalashtirish sohasining ham o‘ziga xos mo‘ylovli va chiziqli qahramonlari bor. Aniqrog'i, biri Shredingerning mushukidir. Albatta, siz kvant mexanikasi bilan shug'ullanmasangiz ham, bu haqda eshitgansiz. Xo'sh, nega mashhur mushuk deyarli yuz yil davomida fiziklar va liriklarni hayratda qoldirdi va zamonaviy ommaviy madaniyatning eng qiziq ob'ektlaridan biriga aylandi?

Shredingerning mushuki metafora sifatida

Qanchalik paradoksal tuyulmasin, avstriyalik nazariy fizik va egasi Nobel mukofoti Ervin Shredinger - egasi emas, balki eng sirli mushukning "otasi". Hammasidan keyin; axiyri Shredingerning mushuki bu fikrlash tajribasi, nazariy paradoks va kvant superpozitsiyasini tasvirlash uchun chinakam hayratlanarli metafora.

Mushuk bormidi?

"Shredingerning mushuki bormi?" hali ham ochiqligicha qolmoqda. Garchi, bir qator manbalarga ko'ra, dastlabki nashrlardan birida FizikaBugun olimning uy mushuki Milton bilan surati bor. Boshqa tomondan, ichida asl matn 1935 yildagi maqola, u erda Ervin Shredinger o'zining faraziy tajribasini tasvirlab berdi va bu umuman ro'yxatga olingan mushuk emas, balki mushuk (Katze o'ldi). Nima uchun fizik o'z kontseptsiyasining bosh qahramoni sifatida mushuk vakilini tanladi? Qanday qilib mushuk mushukka aylandi? Bu savollar ritorik bo'lib qolaveradi.

Shredingerning mushuki 50% ehtimol bilan o'lgan

Biroq, agar tadqiqotchi uchun ilhom manbai uning shaxsiy uy hayvoni bo'lsa, unda, aftidan, buning sababi mushuk tomonidan buzilgan vaza yoki shikastlangan devor qog'ozi bo'lgan. Chunki Shredingerning mushuki eksperiment davomida qiladigan asosiy narsa po‘lat qutiga qamalib qolishi va... o‘lishidir. To'g'ri, 50% ehtimollik bilan. Aniqrog'i, bechora hayvondan tashqari, quti ichiga radioaktiv yadro va zaharli gaz solingan idishni o'z ichiga olgan maxsus mexanizm joylashtirilgan. Agar yadro parchalanib ketsa, mexanizm ishga tushadi va mushuk chiqarilgan gazdan o'ladi. Agar u ishlamasa, u yashaydi. Ammo uning taqdirini faqat qutini ochgan kuzatuvchi bilishi mumkin. Ungacha mushuk ham tirik, ham o'lik.

Mushuk bo'lmasa, kvant mexanikasi bir xil emas

Bir qarashda paradoksal bo'lgan bu butun vaziyat kvant mexanikasining qoidalaridan birini aniq ko'rsatib beradi. Unga ko'ra, atom yadrosi bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda bo'ladi: parchalanish va parchalanmaslik. Agar atomni kuzatish amalga oshirilmasa, uning holati bu ikki xususiyatning aralashmasi bilan tavsiflanadi. Shuning uchun, mushuk, o'qing - atomning yadrosi, ham tirik, ham o'lik. Va bu shunchaki imkonsizdir. Bu shuni anglatadiki, kvant mexanikasi mushukning taqdiri aniq ravshan bo'lgan sharoitlarni belgilaydigan ba'zi qoidalarga ega emas.

Shredingrning mushuki: navlari

Po'lat qutidagi afsonaviy mushuk bilan sodir bo'layotgan voqeaning ma'nosi bir nechta talqinlarga ega bo'lishi ajablanarli emas.

• Kopengagen xilma-xilligi

Kvant mexanikasining Kopengagen talqini mavjud bo'lib, mualliflari Niels Bor va Verner Heisenberg. Unga ko'ra, mushuk kuzatuvchidan qat'i nazar, ikkala shtatda ham qoladi. Axir, hal qiluvchi moment tortma ochilganda emas, balki mexanizm ishga tushirilganda sodir bo'ladi. Ya'ni, hayvon allaqachon gazdan vafot etgan, ammo quti hali ham qulflangan. Boshqacha qilib aytganda, Kopengagen talqinida "o'lik-tirik" holat yo'q, chunki u yadroning parchalanishiga ta'sir qiluvchi detektor tomonidan aniqlanadi.

• Everett xilma-xilligi

Ko'p dunyo talqini yoki Everett talqini ham mavjud. U Shredingerning mushuki bilan bo'lgan tajribani ikkita alohida deb izohlaydi mavjud dunyo, bo'linish quti ochilgan paytda sodir bo'ladi. Bir olamda mushuk tirik va sog'lom, boshqasida u tajribadan omon qolmagan.

• "kvant o'z joniga qasd qilish"

Qanday bo'lmasin, bechora mushuk Shredinger ko'plab fiziklar tomonidan "qiynoqqa solingan". Ba'zilar, masalan, mushuk bilan bog'liq vaziyatni hayvonning o'zi nuqtai nazaridan ko'rib chiqishni taklif qilishdi - axir u o'lik yoki tirikligini dunyodagi barcha fiziklardan yaxshiroq biladi. Haqiqatan ham, bu bilan bahslasha olmaysiz. Ushbu yondashuv "kvant o'z joniga qasd qilish" deb ataladi va faraziy ravishda ushbu talqinlarning qaysi biri to'g'ri ekanligini tekshirishga imkon beradi.

Har kim o'z navini ko'paytirishi mumkin

Agar siz zamonaviy fizika faniga qarasangiz, ishonch bilan aytishingiz mumkinki, tadqiqot sahifalarida Shredingerning sabr-toqatli mushuki boshqalardan ko'ra ko'proq tirik. Vaqti-vaqti bilan olimlar ushbu taniqli paradoksga o'z yechimlarini taklif qilishadi, shuningdek, juda qiziqarli ishlanmalar doirasida kontseptsiyani ishlab chiqishadi.

• "ikkinchi quti"

Misol uchun, o‘tgan yili Yel universiteti tadqiqotchilari Shredingerning mushukiga o‘limga olib keladigan bekinmachoq uchun ikkinchi qutini “sovg‘a qilishdi”. Ushbu yondashuvga asoslanib, olimlar kvant kompyuterining ishlashi uchun zarur bo'lgan tizimni simulyatsiya qilishga harakat qilishdi. Axir, siz bilganingizdek, ushbu turdagi mashinalarni yaratishda asosiy qiyinchiliklardan biri xatolarni tuzatish zarurati hisoblanadi. Va ma'lum bo'lishicha, Shredingerning mushuklaridan foydalanish ortiqcha kvant ma'lumotlarini boshqarishning istiqbolli usuli hisoblanadi.

• "mikro mushuk"

Va bir necha hafta oldin, kvant optikasi sohasidagi rus mutaxassislari boshchiligidagi xalqaro olimlar guruhi kvant va klassik dunyo o'rtasidagi chegarani qidirishda oldinga siljish uchun mikroskopik Shredinger mushuklarini "ko'paytirishga" muvaffaq bo'lishdi. Shredingerning mushuki fiziklarga kvant aloqa texnologiyalari va kriptografiyani rivojlantirishda shunday yordam beradi.

Shredingerning mushuki - pop madaniyat yulduzi

Africa Studio / shutterstock.com

Agar mushuk o'zining baxtsiz qutisidan qochib qutulolmasa, u ilmiy tushunchalar va tadqiqot sahifalari chegarasidan chiqib ketishga muvaffaq bo'ldi. Va qanday qilib!

Qiyin taqdirga ega bo'lgan sirli mushukning xarakteri mashhur madaniyat asarlarida havas qiladigan izchillik bilan namoyon bo'ladi. Shunday qilib, Shredingerning mushuki Terri Pratchett, Fredrik Pohl, Duglas Adams va boshqa dunyoga mashhur yozuvchilarning kitoblarida paydo bo'ladi. Albatta, "Katta portlash nazariyasi" va "Doktor Kim" kabi mashhur televizion loyihalarda mushuk haqida eslatib o'tilgan. Shredinger mushukining surati doimiy ravishda video o‘yinlar va qo‘shiq matnlarida uchraydi. ThinkGeek internet-portali esa bir tomonida: “Shrodingerning mushuki tirik”, ikkinchi tomonida esa “Shrodingerning mushuki o‘ldi” yozuvi bo‘lgan futbolkalarni sotishdan allaqachon boylik orttirgan.

Mushuklar buni yaxshiroq qilishadi

Qabul qiling, siz hayratlanarli narsani kuzatishingiz mumkin: eng mashhur ilmiy mushuk - bu gipotezani sinab ko'rish uchun vizuallashtirilgan model. Biroq, unda dumli uy hayvonining ishtiroki tajribaga sezilarli darajada she'riyat va joziba qo'shdi. Yoki mushuklar hamma narsani yaxshiroq qilishlari mumkinmi? Mumkin.

Va esda tuting: Shredingerning tajribasi natijasida bitta mushuk ham zarar ko'rmadi.

Agar xato topsangiz, matnning bir qismini ajratib ko'rsating va bosing Ctrl+Enter.

Heisenberg bizga tushuntirganidek, noaniqlik printsipi tufayli kvant mikrodunyosidagi ob'ektlarning tavsifi Nyuton makrodunyosidagi ob'ektlarning odatiy tavsifidan boshqacha xarakterga ega. Biz tasvirlashga odatlangan fazoviy koordinatalar va tezlik o'rniga mexanik harakat, masalan, bilyard stolidagi to'p, kvant mexanikasida ob'ektlar to'lqin funktsiyasi deb ataladigan narsa bilan tavsiflanadi. "To'lqin" ning tepasi o'lchov momentida kosmosda zarrachani topishning maksimal ehtimoliga mos keladi. Bunday to'lqinning harakati Shredinger tenglamasi bilan tavsiflanadi, bu bizga kvant tizimining holati vaqt o'tishi bilan qanday o'zgarishini aytadi.

Endi mushuk haqida. Mushuklar qutilarga yashirishni yaxshi ko'rishini hamma biladi (). Ervin Shredinger ham bilar edi. Bundan tashqari, sof Nordic fanatizmi bilan u bu xususiyatdan mashhur fikrlash tajribasida foydalangan. Buning mohiyati shundaki, mushuk do'zax mashinasi bilan qutiga qamalgan edi. Mashina rele orqali kvant tizimiga, masalan, radioaktiv parchalanadigan moddaga ulanadi. Parchalanish ehtimoli ma'lum va 50% ni tashkil qiladi. Jahannam mashinasi tizimning kvant holati o'zgarganda (parchalanish sodir bo'lganda) ishga tushadi va mushuk butunlay o'ladi. Agar siz "Mushuk-quti-jahannam mashinasi-kvanta" tizimini bir soat davomida o'zingizga qoldirsangiz va kvant tizimining holati ehtimollik nuqtai nazaridan tasvirlanganligini eslasangiz, unda buni bilib bo'lmasligi aniq bo'ladi. ma'lum bir vaqtda mushuk tirikmi yoki yo'qmi, xuddi tanganing bosh yoki dumga tushishini oldindan aniq aytish mumkin bo'lmaydi. Paradoks juda oddiy: kvant tizimini tavsiflovchi to‘lqin funksiyasi mushukning ikki holatini aralashtirib yuboradi – u bir vaqtning o‘zida tirik va o‘likdir, xuddi bog‘langan elektron fazoning istalgan joyidan teng masofada teng ehtimollik bilan joylashishi mumkin. atom yadrosi. Agar biz qutini ochmasak, mushukning ahvolini aniq bilmaymiz. Kuzatishlarsiz (o'lchovlarni o'qing). atom yadrosi uning holatini faqat ikkita holatning superpozitsiyasi (aralashmasi) orqali tasvirlashimiz mumkin: chirigan va parchalanmagan yadro. Yadroviy giyohvandlikdagi mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir. Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi?

Tajribaning Kopengagen talqini shuni ko'rsatadiki, tizim holatlar aralashmasi bo'lishni to'xtatadi va kuzatish sodir bo'lgan paytda ulardan birini tanlaydi, bu ham o'lchovdir (quti ochiladi). Ya'ni, o'lchov faktining o'zi jismoniy haqiqatni o'zgartirib, to'lqin funktsiyasining qulashiga olib keladi (mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi)! O'ylab ko'ring, tajriba va u bilan birga keladigan o'lchovlar atrofimizdagi haqiqatni o'zgartiradi. Shaxsan, bu fakt mening miyamni spirtli ichimliklardan ko'ra ko'proq bezovta qiladi. Taniqli Stiv Xoking ham bu paradoksni boshdan kechirishda qiynalib, Shredingerning mushugi haqida eshitgach, qo‘li Brauningga cho‘zilganini takrorlaydi. Ajoyib nazariy fizik reaktsiyasining jiddiyligi, uning fikricha, to'lqin funktsiyasining (uning ikkita ehtimollik holatidan biriga qulashi) qulashida kuzatuvchining roli juda bo'rttirilganligi bilan bog'liq.

Albatta, 1935 yilda professor Ervin o'zining mushuk masxarasini tasavvur qilganida, bu kvant mexanikasining nomukammalligini ko'rsatishning ajoyib usuli edi. Aslida, mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkin emas. Tajribaning talqinlaridan biri natijasida makrodunyo qonunlari (masalan, termodinamikaning ikkinchi qonuni - mushuk tirik yoki o'lik) va mikro-dunyo qonunlari o'rtasida qarama-qarshilik borligi ma'lum bo'ldi. dunyo (mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'likdir).

Yuqoridagilar amalda qo'llaniladi: kvant hisoblash va kvant kriptografiyasida. Ikki holatning superpozitsiyasidagi yorug'lik signali optik tolali kabel orqali yuboriladi. Agar tajovuzkorlar o'rtadagi biror joyda kabelga ulansa va uzatilgan ma'lumotni tinglash uchun u erga signal teginsa, bu to'lqin funktsiyasini buzadi (Kopengagen talqini nuqtai nazaridan, kuzatuv amalga oshiriladi) va yorug'lik shtatlardan biriga tushadi. Kabelning qabul qiluvchi uchida yorug'likning statistik sinovlarini o'tkazish orqali yorug'lik holatlarning superpozitsiyasida yoki allaqachon kuzatilgan va boshqa nuqtaga uzatilganligini aniqlash mumkin bo'ladi. Bu aniqlanmaydigan signalni ushlab turish va tinglashni istisno qiladigan aloqa vositalarini yaratishga imkon beradi.

Shredingerning fikrlash tajribasining yana bir so'nggi talqini - Katta portlash nazariyasi qahramoni Sheldon Kuper o'zining kam ma'lumotli qo'shnisi Penniga aytgan hikoya. Sheldon hikoyasining mohiyati shundaki, Shredingerning mushuki tushunchasini insoniy munosabatlarga qo'llash mumkin. Erkak va ayol o'rtasida nima sodir bo'layotganini, ular o'rtasida qanday munosabat borligini tushunish uchun: yaxshi yoki yomon, faqat qutini ochishingiz kerak. Ungacha munosabatlar ham yaxshi, ham yomon.

Yuriy Gordeev
Dasturchi, o'yin ishlab chiquvchi, dizayner, rassom

"Shrödingerning mushuki" - bu kashshoflardan biri tomonidan taklif qilingan fikrlash tajribasi kvant fizikasi, makroskopik tizimlarga qo'llanganda qanday g'alati kvant effektlari ko'rinishini ko'rsatish.

Men haqiqatan ham tushuntirishga harakat qilaman oddiy so'zlar bilan: Fizika janoblari, meni javobgarlikka tortmanglar. Har bir jumladan oldin "taxminan" iborasi nazarda tutiladi.

Juda kichik miqyosda dunyo o'zini juda g'ayrioddiy yo'l bilan tutadigan narsalardan iborat. Bunday ob'ektlarning eng g'alati xususiyatlaridan biri bir vaqtning o'zida ikkita bir-birini istisno qiladigan holatda bo'lish qobiliyatidir.

Intuitiv nuqtai nazardan g'ayrioddiyroq narsa (ba'zilar hatto dahshatli deyishadi) shundaki, maqsadli kuzatish bu noaniqlikni yo'q qiladi va bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi holatda bo'lgan ob'ekt kuzatuvchi oldida paydo bo'ladi. ulardan faqat bittasi, go'yo hech qachon bo'lmagandek, yon tomonga qarab, begunoh hushtak chaladi.

Subatomik darajada, har bir kishi uzoq vaqtdan beri bu antikalarga o'rganib qolgan. Mavjud matematik apparat, bu jarayonlarni tavsiflovchi va ular haqidagi bilimlar turli xil ilovalarni topdi: masalan, kompyuterlarda va kriptografiyada.

Makroskopik darajada bu ta'sirlar kuzatilmaydi: bizga tanish bo'lgan ob'ektlar doimo yagona o'ziga xos holatda bo'ladi.

Endi fikrlash tajribasi uchun. Biz mushukni olib, qutiga solamiz. Shuningdek, biz u erda zaharli gaz, radioaktiv atom va Geiger hisoblagichi solingan kolbani joylashtiramiz. Radioaktiv atom istalgan vaqtda parchalanishi yoki parchalanishi mumkin emas. Agar u parchalanib ketsa, hisoblagich nurlanishni aniqlaydi, oddiy mexanizm kolbani gaz bilan sindiradi va mushukimiz o'ladi. Aks holda, mushuk tirik qoladi.

Biz qutini yopamiz. Shu paytdan boshlab, kvant mexanikasi nuqtai nazaridan, bizning atomimiz noaniqlik holatida - u 50% ehtimollik bilan parchalangan va 50% ehtimol bilan parchalanmagan. Biz qutini ochib, ichkariga qarashimizdan oldin (kuzatish), u bir vaqtning o'zida ikkala holatda ham bo'ladi. Mushukning taqdiri to'g'ridan-to'g'ri ushbu atomning holatiga bog'liq bo'lganligi sababli, mushuk ham bir vaqtning o'zida tirik va o'lik ekanligi ma'lum bo'ldi ("... tirik va o'lik mushukni (ifodani kechiring) bulg'anish). qismlar...” deb yozadi tajriba muallifi). Kvant nazariyasi bu vaziyatni aynan shunday tasvirlaydi.

Shredinger uning g'oyasi qanchalik shov-shuvga sabab bo'lishini taxmin qila olmadi. Albatta, eksperimentning o'zi, hatto asl nusxada ham, o'ta qo'pol va hech qanday ilmiy aniqlik da'vosisiz tasvirlangan: muallif o'z hamkasblariga nazariyani "kuzatish" kabi jarayonlarning aniqroq ta'riflari bilan to'ldirish kerak degan fikrni bildirmoqchi edi. ” qutilardagi mushuklar bilan stsenariylarni o'z yurisdiktsiyasidan chiqarib tashlash uchun.

Mushuk haqidagi g'oya hatto Xudoning mavjudligini "isbotlash" uchun ishlatilgan, uning doimiy kuzatuvi bizning mavjudligimizga imkon beradi. Aslida, "kuzatish" ongli kuzatuvchini talab qilmaydi, bu tasavvufning bir qismini kvant effektlaridan chiqaradi. Ammo shunga qaramay, kvant fizikasi bugungi kunda ko'plab tushuntirilmagan hodisalar va ularning talqinlari bilan fanning chegarasi bo'lib qolmoqda.

Ivan Boldin
Fizika-matematika fanlari nomzodi, tadqiqotchi, MIPT bitiruvchisi

Mikrodunyo ob'ektlarining xatti-harakati ( elementar zarralar, atomlar, molekulalar) biz odatda shug'ullanishimiz kerak bo'lgan ob'ektlarning xatti-harakatlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Masalan, elektron bir vaqtning o'zida ikkita fazoviy uzoq joydan uchib o'tishi yoki bir vaqtning o'zida atomning bir nechta orbitalarida bo'lishi mumkin. Ushbu hodisalarni tasvirlash uchun nazariya yaratildi - kvant fizikasi. Bu nazariyaga ko'ra, masalan, zarrachalarni kosmosda surtish mumkin, lekin agar siz zarrachaning qayerda joylashganligini aniqlamoqchi bo'lsangiz, unda siz har doim butun zarrani qaysidir joyda topasiz, ya'ni u bulg'anganidan qulab tushganday bo'ladi. ma'lum bir joyga ayting. Ya'ni, siz zarrachaning o'rnini o'lchamaguningizcha, uning umuman pozitsiyasi yo'q va fizika faqat zarrachani qaysi joyda aniqlay olishingiz mumkinligini taxmin qilish mumkin, deb ishoniladi.

Kvant fizikasi yaratuvchilardan biri Ervin Shredinger hayron bo'ldi: agar mikrozarrachaning holatini o'lchash natijasiga qarab, qandaydir hodisa ro'y bersa yoki ro'y bermasa-chi? Masalan, buni quyidagicha amalga oshirish mumkin: yarim yemirilish davri, aytaylik, bir soat bo'lgan radioaktiv atomni oling. Atomni shaffof bo'lmagan qutiga qo'yish mumkin, u erga atomning radioaktiv parchalanish mahsulotlari urilganda, zaharli gaz bilan ampulani sindirib tashlaydigan moslama joylashtirilishi mumkin va bu qutiga mushuk joylashtirilishi mumkin. Shunda siz tashqaridan atom parchalanganmi yoki yo'qmi, ya'ni tomonidan ko'rmaysiz kvant nazariyasi u bir vaqtning o'zida parchalanib ketdi va parchalanmadi va mushuk, shuning uchun bir vaqtning o'zida tirik va o'lik edi. Bu mushuk Shredingerning mushuki sifatida tanildi.

Mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkinligi ajablanarli tuyulishi mumkin, garchi rasmiy ravishda bu erda hech qanday qarama-qarshilik yo'q va bu kvant nazariyasini rad etmaydi. Biroq, savollar tug'ilishi mumkin, masalan: kim atomni bulg'angan holatdan ma'lum bir holatga keltira oladi va kim bunday urinish bilan o'zi bulg'angan holatga tushadi? Bu qulash jarayoni qanday sodir bo'ladi? Yoki qanday qilib kollapsni amalga oshiruvchining o'zi kvant fizikasi qonunlariga bo'ysunmaydi? Bu savollar mantiqiymi va agar shunday bo'lsa, javoblar qanday bo'lishi hali ham noma'lum.

Jorj Panin
nomidagi Rossiya kimyo texnika universitetini tamomlagan. DI. Mendeleev, tadqiqot bo'limi bosh mutaxassisi (marketing tadqiqotlari)

Heisenberg bizga tushuntirganidek, noaniqlik printsipi tufayli kvant mikrodunyosidagi ob'ektlarning tavsifi Nyuton makrodunyosidagi ob'ektlarning odatiy tavsifidan boshqacha xarakterga ega. Biz mexanik harakatni tasvirlashga odatlangan fazoviy koordinatalar va tezlik o'rniga, masalan, bilyard stolidagi to'p, kvant mexanikasida ob'ektlar to'lqin funktsiyasi deb ataladi. "To'lqin" ning tepasi o'lchov momentida kosmosda zarrachani topishning maksimal ehtimoliga mos keladi. Bunday to'lqinning harakati Shredinger tenglamasi bilan tavsiflanadi, bu bizga kvant tizimining holati vaqt o'tishi bilan qanday o'zgarishini aytadi.

Endi mushuk haqida. Mushuklar qutilarga yashirishni yaxshi ko'rishini hamma biladi (thequestion.ru). Ervin Shredinger ham bilar edi. Bundan tashqari, sof Nordic fanatizmi bilan u bu xususiyatdan mashhur fikrlash tajribasida foydalangan. Buning mohiyati shundaki, mushuk do'zax mashinasi bilan qutiga qamalgan edi. Mashina rele orqali kvant tizimiga, masalan, radioaktiv parchalanadigan moddaga ulanadi. Parchalanish ehtimoli ma'lum va 50% ni tashkil qiladi. Jahannam mashinasi tizimning kvant holati o'zgarganda (parchalanish sodir bo'lganda) ishga tushadi va mushuk butunlay o'ladi. Agar siz "Mushuk-quti-jahannam mashinasi-kvanta" tizimini bir soat davomida o'zingizga qoldirsangiz va kvant tizimining holati ehtimollik nuqtai nazaridan tasvirlanganligini eslasangiz, unda buni bilib bo'lmasligi aniq bo'ladi. ma'lum bir vaqtda mushuk tirikmi yoki yo'qmi, xuddi tanganing bosh yoki dumga tushishini oldindan aniq aytish mumkin bo'lmaydi. Paradoks juda oddiy: kvant tizimini tavsiflovchi to‘lqin funksiyasi mushukning ikki holatini aralashtirib yuboradi – u bir vaqtning o‘zida tirik va o‘likdir, xuddi bog‘langan elektron fazoning istalgan joyidan teng masofada teng ehtimollik bilan joylashishi mumkin. atom yadrosi. Agar biz qutini ochmasak, mushukning ahvolini aniq bilmaymiz. Atom yadrosini kuzatishlarsiz (o'lchovlarni o'qing) biz uning holatini faqat ikkita holatning superpozitsiyasi (aralashmasi) orqali tasvirlashimiz mumkin: chirigan va parchalanmagan yadro. Yadroviy giyohvandlikdagi mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir. Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi?

Tajribaning Kopengagen talqini shuni ko'rsatadiki, tizim holatlar aralashmasi bo'lishni to'xtatadi va kuzatish sodir bo'lgan paytda ulardan birini tanlaydi, bu ham o'lchovdir (quti ochiladi). Ya'ni, o'lchov faktining o'zi jismoniy haqiqatni o'zgartirib, to'lqin funktsiyasining qulashiga olib keladi (mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi)! O'ylab ko'ring, tajriba va u bilan birga keladigan o'lchovlar atrofimizdagi haqiqatni o'zgartiradi. Shaxsan, bu fakt mening miyamni spirtli ichimliklardan ko'ra ko'proq bezovta qiladi. Taniqli Stiv Xoking ham bu paradoksni boshdan kechirishda qiynalib, Shredingerning mushugi haqida eshitgach, qo‘li Brauningga cho‘zilganini takrorlaydi. Ajoyib nazariy fizik reaktsiyasining jiddiyligi, uning fikricha, to'lqin funktsiyasining (uning ikkita ehtimollik holatidan biriga qulashi) qulashida kuzatuvchining roli juda bo'rttirilganligi bilan bog'liq.

Albatta, 1935 yilda professor Ervin o'zining mushuk masxarasini tasavvur qilganida, bu kvant mexanikasining nomukammalligini ko'rsatishning ajoyib usuli edi. Aslida, mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkin emas. Tajribaning talqinlaridan biri natijasida makrodunyo qonunlari (masalan, termodinamikaning ikkinchi qonuni - mushuk tirik yoki o'lik) va mikro-dunyo qonunlari o'rtasida qarama-qarshilik borligi ma'lum bo'ldi. dunyo (mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'likdir).

Yuqoridagilar amalda qo'llaniladi: kvant hisoblash va kvant kriptografiyasida. Ikki holatning superpozitsiyasidagi yorug'lik signali optik tolali kabel orqali yuboriladi. Agar tajovuzkorlar o'rtadagi biror joyda kabelga ulansa va uzatilgan ma'lumotni tinglash uchun u erga signal teginsa, bu to'lqin funktsiyasini buzadi (Kopengagen talqini nuqtai nazaridan, kuzatuv amalga oshiriladi) va yorug'lik shtatlardan biriga tushadi. Kabelning qabul qiluvchi uchida yorug'likning statistik sinovlarini o'tkazish orqali yorug'lik holatlarning superpozitsiyasida yoki allaqachon kuzatilgan va boshqa nuqtaga uzatilganligini aniqlash mumkin bo'ladi. Bu aniqlanmaydigan signalni ushlab turish va tinglashni istisno qiladigan aloqa vositalarini yaratishga imkon beradi.

Shredingerning fikrlash tajribasining yana bir so'nggi talqini - Katta portlash nazariyasi qahramoni Sheldon Kuper o'zining kam ma'lumotli qo'shnisi Penniga aytgan hikoya. Sheldon hikoyasining mohiyati shundaki, Shredingerning mushuki tushunchasini insoniy munosabatlarga qo'llash mumkin. Erkak va ayol o'rtasida nima sodir bo'layotganini, ular o'rtasida qanday munosabat borligini tushunish uchun: yaxshi yoki yomon, faqat qutini ochishingiz kerak. Ungacha munosabatlar ham yaxshi, ham yomon. youtube.com

Bolalar, biz jonimizni saytga joylashtirdik. Buning uchun rahmat
Siz bu go'zallikni kashf etyapsiz. Ilhom va g'ozlar uchun rahmat.
Bizga qo'shiling Facebook Va VKontakte

Shredinger hatto o'zlari ham hayotdan uzoqda bo'lgan hamkasblari orasida ham eksantrik sifatida obro' qozonishga muvaffaq bo'ldi. Olim shu qadar beparvo kiyinganki, uni saroyga olib ketishganligi uchun mehmonxonaga kiritishni istashmagan. Bir marta, muhim konferentsiyada Shredinger atom energiyasi haqida gapirishdan bosh tortdi va falsafa bo'yicha ma'ruza qildi.

Bu munozarali shaxs ilmiy hamjamiyatni troll qilishga qaror qildi va mushuk va halokatli gaz bilan shafqatsiz tajriba o'tkazdi. Yaxshiyamki, bitta mushuk ham zarar ko'rmadi. Va barchasi, chunki tajriba aqliy edi va hamma narsa faqat individual fizikning tasavvurida sodir bo'ldi.

Kvant mexanikasi haqida bir necha so'z

Mana kvant fizikasining oddiy misoli. 2 ta bo'sh gugurt qutisini oling. Ulardan biriga gugurt qo'ying - bu bizga tanish makrokosmosning ob'ekti. Endi siz aytishingiz mumkinki, gugurt faqat bitta qutida, ikkinchisida esa hech narsa yo'q. Bizga tanish bo'lgan Nyuton fizikasi shunday ishlaydi.

Agar siz gugurt o'rniga elektronni olsangiz, hamma narsa o'zgaradi: u joylashgan bo'ladi bir vaqtning o'zida 2 qutida. Kvant fizikasi qonunlari shunday ishlaydi.

1935 yilda fizik o'zining mashhur fikrlash tajribasini o'tkazdi. Asl matn nemis tilida. Mayli, biz uni siz uchun olimlar tilidan oddiy odamlar tiliga tarjima qildik.

• Mushuk yopiq po'lat qutiga joylashtirilgan.
• Qutidagi mushukdan tashqari, radioaktiv yadro va zaharli gazga ega bo'lgan do'zax mashinasi bor. Gaz muhrlangan shisha idishda saqlanadi.
• Radioaktiv yadro 1 soat ichida parchalanishi mumkin. Yoki u yiqilmasligi mumkin. Hodisa ehtimoli 50% ni tashkil qiladi. (Eslatma: yadroviy yemirilish - olimning xayoliga kelgan eng oson misol, chunki bu holda yadroning faqat 2 ta varianti bor. Agar u boshqa o'zgaruvchini olgan bo'lsa, tajriba natijalarini oldindan aytish qiyin bo'lar edi.)
• Agar yadro parchalanib ketsa, mushuk omadsiz bo'ladi. Yadroning parchalanishi Geiger hisoblagichi tomonidan aniqlanganligi sababli, rele ishlaydi va maxsus bolg'a ampulani zaharli gaz bilan sindiradi. Mushuk o'lgan.
• Agar yadro parchalanmasa, mushuk tirik qoladi.

Shredinger tajribasining mohiyatini tushunish uchun siz kvant mexanikasining yana bir printsipi bilan tanishishingiz kerak - kuzatuvchi paradoksi .

Bizning mushukimizga tahdid soladigan radioaktiv yadro biz kabi superpozitsiyada kuzatmaymiz tizimning orqasida. Kuzatuvchi tizimga ulanishi va umuman nima sodir bo'layotganini ko'rishga harakat qilishi bilanoq, yadro (atomlar, fotonlar) nihoyat aniqlanadi va ma'lum bir pozitsiyani egallaydi.

Agar tizimni hech kim kuzatmasa (o'zlari bilan qutiga kirmasa). o'lchash asboblari), keyin yadro parchalandi / bir vaqtning o'zida parchalanmadi.

Ammo mushuk - bu butunlay boshqacha masala. U, albatta, tirik yoki o'likdir. Chunki mushuk, ya'ni makrotizimga kvant qonunlari ta'sir qilmaydi - u ko'p narsadan iborat. turli zarralar. Radioaktiv yadro bir dunyoda, mushuk esa katta narsalar dunyosida yashaydi.

Qopqoqni ochsangiz, mushuk parvo qilmaydi. Kuzatuvchi paydo bo'lganda, bu yadro parchalanadi/emirmaydi. Mushuk esa siz qarasangiz ham, qaramasangiz ham, tirik yoki o'lik bo'ladi.

Yadro kuzatilayotganligini qanday "biladi"? Odamlar yoki asboblar kuzatish yoki o'lchashni boshlaganda, zarralar to'lqin (kvant) qulashini boshdan kechiradi: ular bir muncha vaqt noaniqlik holatida bo'lgan (ularning ko'p variantlari bor) va o'lchash/kuzatish yadroning kosmosdagi holatini aniqlaydi. vaqt. Oddiy so'zlar bilan aytganda, mikrodunyodan yadro makrodunyoga kiradi. U kvant fizikasi qonunlari ta'sir zonasidan chiqib, Nyuton fizikasi ta'siriga tushadi.