Понедельник , 6 Декабрь 2021

Опыт шредингера: Эксперимент Шрёдингера — это… Что такое Эксперимент Шрёдингера?

Содержание

Макропрогноз Шредингера — Ведомости

Мировая экономика сегодня находится на подъеме после сильнейшего провала, вызванного пандемией. По нашим оценкам, ВВП Китая в этом году увеличится на 8,5%, еврозоны – на 4,3%, а США – на 6,5%. Но это сейчас. А что будет дальше?

Макроэкономисты оперируют довольно сложными моделями, стремясь дать как можно более точный прогноз. Но любая макромодель похожа на суп: мастерство повара многое значит, но важно и качество продуктов. В модель заходят десятки внешних (экзогенных) параметров, они прокручиваются через мясорубку системы уравнений и экспертных оценок, получается результат.

В обычной ситуации мы сталкиваемся с такой неопределенностью, например, по ценам на нефть. Дело привычное. Но сейчас все сильно усложнилось. Основная неопределенность связана с течением пандемии COVID-19. В течение последних кварталов макропрогнозисты по всему миру исходили из предположения о том, что ситуация полностью нормализуется в 2021 г. и 2022-й мир встретит с чистого листа, с побежденным вирусом. Но появление новых штаммов заставляет предполагать, что пандемия с миром может остаться надолго. Разве кто-нибудь сейчас может гарантировать, что пандемия полностью завершится хотя бы в 2022 г. или даже в 2023 г.? Неопределенность настолько велика, что мировая экономика одновременно и восстанавливается, и может терять потенциал будущего роста, если пандемия в действительности далека от завершения. Это напоминает известный мысленный эксперимент Шредингера. Мировая экономика сейчас и есть тот кот в закрытой коробке. В этой связи есть смысл обсудить, чего следует ждать, в случае если борьба с пандемией не принесет решительных результатов и вспышки коронавируса высокой интенсивности останутся частью реальности на обозримую перспективу.

В 2021 г. мировая экономика быстро восстанавливается. Это восстановительный рост «на стероидах» во многом благодаря мерам государственной поддержки и заметному смягчению бюджетной и денежно-кредитной политики в прошлом году. Важным фактором также выступает постепенное смягчение ограничительных мер в крупнейших экономиках мира на фоне кампании вакцинации. Страны Евразийского региона в первой половине текущего года не остались в стороне от мировых тенденций, чему способствуют высокие цены на сырье – от нефти и газа до промышленных металлов и сельхозпродукции. Экономики России и Казахстана уже по итогам II квартала вышли на допандемийный уровень.

Денежно-кредитная и налогово-бюджетная политика крупнейших экономик мира на горизонте до одного года останутся ультрамягкими, несмотря на повышение инфляции. ЕЦБ и ФРС демонстрируют терпение к временному ускорению инфляции и стремятся обеспечить максимальную поддержку ослабевшей во время пандемии экономической активности. Вполне вероятно, в 2022 г. начнется постепенный переход от сверхмягкой политики в сторону нейтральных условий. Оценки базируются на ключевом предположении о том, что темпы вакцинации будут увеличиваться, а скорость распространения коронавируса в мире будет замедляться.

Но чего же ждать, если победить пандемию быстро не удастся? По уровню вакцинации развивающиеся страны и государства с низким уровнем дохода существенно отстают от развитых стран. Появляются новые штаммы коронавируса. Не исключено, что в будущем возникнут и мутации вируса с повышенной устойчивостью к вакцинам. Неопределенность хода пандемии ставит под большой вопрос устойчивость достигнутых успехов в восстановлении мировой экономики. Затяжная пандемия, пусть даже на уровне постоянно возникающих локальных вспышек, будет порождать общую неопределенность, вынуждать бизнес откладывать инвестиции, давить на индустрии туризма и авиасообщений, которые при таком развитии событий рискуют не оправиться от потерь в обозримом будущем.

Не стоит забывать и о социальных аспектах. От затяжной пандемии прежде всего пострадают страны с низким уровнем дохода, которые не обладают достаточными финансовыми буферами для поддержки экономики и граждан. Неблагоприятное развитие событий может еще больше обострить проблемы миграции, дефицита продовольствия, неравенства в доступе к образованию и цифровым технологиям. Негативные социальные последствия затягивания пандемии приведут к снижению темпов роста мировой экономики. И совсем не факт, что их воздействие будет менее выраженным в долгосрочной перспективе по сравнению с прямыми эффектами пандемии на деловую активность.

Затягивание пандемии и постоянное давление неопределенности (а неопределенность, будучи нематериальной по своей природе, давит на рост очень даже материально) могут привести к тому, что центробанки развитых стран будут упорно откладывать нормализацию денежно-кредитной политики. И это может аукнуться устойчиво более высокой инфляцией, чем рынок привык видеть в 2010-х гг. Не 0–2%, а, возможно, 2–4%. Это то, что было в мире нормой в 1990-х и 2000-х гг. – до глобального финансового кризиса 2008 г. Повышенная инфляция может в итоге заставить центробанки развитых стран действовать – повышать ставки и прекращать раздачу «бесплатных» денег.

Здесь есть существенная угроза для стран со средним уровнем дохода, которые привыкли полагаться на рыночные инструменты накапливания государственного долга. Сегодня низкие процентные ставки в мире и масштабные вливания ликвидности центральными банками развитых стран обеспечивают хрупкое равновесие на рынке глобального долга.

В текущих условиях развивающиеся страны имеют возможности для рефинансирования долгов и даже накопления новых обязательств. Но они уже набрали значительный уровень долговой нагрузки: по данным МВФ, госдолг в странах со средними доходами за 2020 г. увеличился в среднем на 10 п. п. до 64% ВВП. В случае сворачивания денежно-кредитных стимулов в развитых странах риски долговой устойчивости для развивающихся государств повысятся. Процентные ставки в мире вырастут. Стоимость обслуживания нового долга для стран со средним уровнем дохода увеличится. Это может спровоцировать волну локальных долговых кризисов в 2023–2024 гг., особенно в странах с недостаточно устойчивыми макроэкономическими основами. Это будет еще одним фактором давления на рост мировой экономики в среднесрочной перспективе.

То, что сейчас происходит с мировой экономикой, хорошо описывается мысленным экспериментом Шредингера. Пандемия может как пойти на спад, так и затянуться с постоянными вспышками заболеваемости и новыми штаммами. Мы не можем быть уверенными ни в одном, ни в другом. В сценариях макроэкономистов в ближайшие два года мировая экономика растет, восстанавливаясь от потерь 2020 г. И в то же время потенциал глобального роста может уже сейчас снижаться, если пандемия останется с нами надолго.

Часто макроэкономисты используют слово «неопределенность», чтобы оправдать туманность прогноза и подстелить соломки. Но именно сейчас неопределенность стала базовым фактором, с которым приходится считаться и учиться жить. Опыт последних полутора лет наглядно продемонстрировал критическую важность проведения сбалансированной макроэкономической политики и накопления финансовых буферов. Ведь меньшие потери от пандемии понесли именно те страны, которые имели порох в пороховницах и сумели мгновенно использовать имеющиеся резервы. Это и развитые страны, прежде всего США и ЕС, и отдельные развивающиеся государства, в том числе Россия и Казахстан. Сейчас важно не впасть в эйфорию, получая оперативные данные по сильному восстановительному росту.

Квантовая запутанность охотничьих собак

Животные часто становились проводниками знания для человека, обожествлялись им, становились тотемом или символом грядущего. Образ «друга» часто использовался для наглядности при объяснении сложных теорий. Так, австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер, размышляя о странностях поведения частиц, поставил мысленный эксперимент, который так и называется «кот Шредингера». В двух словах суть такова: есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам. Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив». Выходит и человек может быть «наполовину жив — наполовину мертв» или «наполовину здесь — наполовину там»? Тогда (в начале ХХ века) специалисты сошлись на том, что законы микромира не стоит переносить на большой мир. Другими словами – что дозволено электрону, то человеку ни-ни.
Но в 1997 году ситуация вновь стала зыбкой. Сперва физик Дэвид Ричард из Массачусетского университета показал, что квантовая физика распространяется не только на элементарные частицы, но и на молекулы, принадлежащие уже макромиру. Потом Кристофер Монро из Института стандартов и технологий (США) экспериментально показал реальность парадокса «кошки Шредингера» на атомном уровне. Опыт выглядел следующим образом: ученые взяли атом гелия и мощным лазерным импульсом оторвали у него один из двух электронов. Получившийся ион гелия обездвижили, понизив его температуру почти до абсолютного нуля. У оставшегося на орбите электрона существовало две возможности: либо вращаться по часовой стрелке, либо – против. Но физики лишили его выбора, затормозив частицу все тем же лучом лазера. Тут-то и произошло невероятное. Атом гелия раздвоился, реализовав себя сразу в обоих состояниях – в одном электрон крутился по часовой стрелке, в другом – против часовой… И хотя расстояние между этими объектами было всего 83 нанометра (в школьный микроскоп не разглядишь), но на интерференционной картине отчетливо просматривалось: вот след одного атома, вот – другого. Этот эксперимент не просто стал реальным физическим эквивалентом «кошки Шредингера», которая и жива, и мертва одновременно. Опыт показал, что не только микро, но и макросистемы могут при определенных условиях раздваиваться или мгновенно переноситься в пространстве. А это уже может служить подтверждением реальности феномена телепортации.
Путешествия на край вселенной, раздвоение сознания и нахождение в другом теле являлись предметом изучения антрополога-мистика Карлоса Кастанеды, описывающего в своем 12-томнике об учении индейца из племени Яки дона Хуана Матуса весь мир как чистую энергию, из которой восприятие создаёт описание мира. Подразумевается, что каким бы адекватным ни было человеческое знание, оно ограничено, а «магия» — это не фокусы с доставанием «чего-то» из ниоткуда, а практика расширения восприятия за границы, известные человеку. В качестве помощника на этом трудном пути выступает зверь (у главного героя книги – это собака).
В моих работах, созданных в резиденции, собаки являются символом преодоления пространства и времени, ведь произведение искусства – это портал в мир иррационального-квантовой запутанности, мир, которым мы должны научиться управлять своевольно.

Кот Шредингера — Сознание и существование. Библейская интерпретация квантовой механики

Профессор поднял голову от стола и говорит:

– Здравствуй, мальчик. Ты зачем пришёл?

– Я хочу у вас про кота спросить.

– А что про кота?

– Допустим, у вас был кот …

Эдуард Успенский «Дядя Фёдор, пёс и кот»

Квантовая суперпозиция и роль наблюдателя в квантовой физике

Согласно квантовой механике если над частицей не производится наблюдение, то ее состояние описывается как квантовая суперпозиция (когерентная суперпозиция), т. е. смешение всех возможных альтернативных состояний в которых может находится частица.

Например, ядро атома за которым не производится наблюдение может находится в смешанном состоянии распада, вероятность которого скажем 1/4, в состоянии не распада, вероятность которого 3/4. Считается что в момент измерения некоего ее параметра частица выбирает из всех вероятных значений этого параметра некое конкретное, или иными словами происходит коллапс волновой функции.

При этом считается, что «поведение индивидуальной частицы случайно» И Копенгагенская интерпретация квантовой механики считает что поведение частицы не может быть предсказано вообще никаким методом.

Иными словами, квантовая физика установила что наличие измерения влияет на поведение частицы.

Что особенно ярко демонстрирует двухщелевой эксперимент, который показывает что фотоны или электроны ведут себя по разному в зависимости от того наблюдают за ними или нет. Как бы странно это не звучало.

Двухщелевой эксперимент

Мы разберем феномен, который невозможно, абсолютно невозможно объяснить любым классическим способом и в котором заложено сердце квантовой механики. В действительности, он содержит тайну.

(We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery)

Ричард Фейнман, The Feynman Lectures on Physics, Volume III, Chapter 1. Quantum Behavior

Подробнее о двухщелевом эксперименте см. замечательную лекцию Ron Garret The Quantum Conspiracy on Google Tech Talk 2011-01-06, или Загадка квантовой физики — эксперимент с двумя щелями (последнее с русскими субтитрами)

Вкратце этот эксперимент можно описать следующим образом:

Если направлять поток частиц (фотонов или электронов) на чувствительный экран расположенный за экраном в котором имеются две щели, то рисунок следов на экране будет не повторять две щели, как можно было бы ожидать при прохождении частиц, а создавать интерференционную картину как если бы мы пропускали через эти щели волны, каждая из которых выйдя из источника излучения одновременно проходит через две щели:

См.

также Опыт Юнга.

Причем такая картина наблюдается даже если частицы выпускаются по одной.

Но это в том случае если экспериментатор (наблюдатель) не знает через какую именно щель проходит частица.

Если же, экспериментатор, каким-либо образом пытается зафиксировать через какую именно щель проходит каждая частица, то картина на экране меняется: интерференция исчезает, и картина на экране представляет собой две полосы, так как можно было бы ожидать от потока частиц не являющихся волнами. Причем эксперимент квантового ластика и эксперимент квантового ластика с отложенным выбором создает впечатление, что частица читает мысли и намерения наблюдателя и ведет себя соответственно.

Ричард Фейнман писал (The Feynman Lectures on Physics, Volume III, Chapter 1. Quantum Behavior):

Поскольку поведение частиц в атомной механике так непохоже на наш повседневный опыт, к нему сложно привыкнуть, и оно настолько своеобразно и непостижимо для любого — будь-то новичок или опытный физик.

Даже эксперты не могут его понять используя тот способ мышения к которому они склонны, и это вполне объяснимо, так как весь непосредственный человеческий опыт и человеческая интуиция применимы к большим объекта. Мы знаем как будут вести себя большие объекты, но в малом масштабе это просто не работает таким образом.

(Because atomic behavior is so unlike ordinary experience, it is very difficult to get used to, and it appears peculiar and mysterious to everyone — both to the novice and to the experienced physicist. Even the experts do not understand it the way they would like to, and it is perfectly reasonable that they should not, because all of direct, human experience and of human intuition applies to large objects. We know how large objects will act, but things on a small scale just do not act that way)

Но действительно ли мы знаем как ведут себя «большие» объекты когда мы на них не смотрим?

Эксперимент Шрёдингера с котом

Эрвин Шрёдингер завершил свою статью «Текущая ситуация в квантовой механике» следующим:

Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Некий кот заперт в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях.

Типичным в подобных случаях является то, что неопределенность, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путем прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечетким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.

Несмотря на замечание Шредингера что «само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого» стальная камера с котом оказалась ящиком Пандоры для физики.

Когда я слышу про кота Шрёдингера, моя рука тянется за ружьём…

Стивен Хокинг

Все существующие интерпретации квантовой механики можно рассматривать как варианты объяснения того что же происходит с этим котом.

Этот эксперимент рассматривается как парадокс демонстрирующий «неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим»

Так соотвествующая статья Википедии утверждает:

Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, сочетающего жизнь и смерть), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся

Давайте приглядимся к коту поближе. Ясно что если мы откроем ящик кот окажется или жив или мертв, и он был таковым и до открытия ящика. Так же как измеренный электрон в двухщелевом эксперименте до своего измерения проходил только через одну щель.

Но вот что происходит с прошлым о котором мы еще ничего не знаем. Что в прошлом у неоткрытого ящика? Что будет с котом если мы никогда не откроем ящик и не узнаем жив кот или мертв?

Мне кажеться? что говорить о том? что данный эксперимент демонстрирует неполноту квантовой физики лишь потому что люди привыкли считать что «кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым», это то же самое что говорить о неполноте космологии (утверждающей что Земля круглая и меньше Солнца), тогда как нам очевидно что Земля плоская и Солнце меньше Земли.

Насколько я знаю никто не проводил реального эксперимента с котом и счётчиком Гейгера. Но в этом собственно и нет необходимости. Даже в мысленной форме эксперимент доказывает, что макрообъекты (коты и прочее) обязаны вести себя также как и «квантовые объекты»

Т.е., мы можем сформулировать следующий вывод: пока мы не узнаем жив кот или нет, он действительно не жив и не мертв. Более того его прошлое появится только после того как мы зафиксируем его настоящее.

Собственно это касается даже не только самих объектов, но их свойств, любых свойств которые могут быть измерены или наблюдаемы. Пока мы не измерили температуру кота, неважно живого или мертвого, его температура является смешением всех возможных показателей его температуры, и она «выберет» конкретное свое значение только в момент ее измерения, причем этот выбор будет сделан в отношении прошлого, настолько насколько это прошлое определяет измеренное настоящее.

Физики привыкли исходить из того что предметом изучения их науки является объективно существующий мир, а не сознание человека изучающего окружающий мир, и с этой точки зрения такой вывод кажется странным.

Однако мы можем предположить, что при при переходе от субатомных систем к макроскопическим на самом деле меняются не законы физики, а готовность исследователя принять следующие из них выводы.

Действительно, некоторые исследователи задавались вопросом, где та граница разделяющая макромир в котором действуют законы классической физизики и микромир в котром действуют законы квантовой механики. На самом деле эта граница означает лишь готовность принять контр-интуитивные выводы квантовой физики, и пролегает она лишь в сознании исследователя.

Отсюда из знаменитый вопрос Эйнштейна Абрахаму Пайсу: «Вы действительно думаете что луна существует только когда мы на нее смотрим?» (A. Pais Einstein and the quantum theory, Rev. Mod. Phys. 51, 863–914 (1979), p. 907, цитата по What did Einstein mean when he asked Abraham Pais whether he really believed that the moon only exists when you look at it?)

На самом деле между электроном и луной нет принципиальной разницы. Просто наличие луны является свойством неба, которое мы привыкли наблюдать непосредственно, а электрон свойством атома — объекта из «мира» в котором у нас нет сформировавшихся стереотипов.

Макрообъекты так же как и квантовые объекты над которыми не произведено наблюдение, а также и их прошлое, представляют собой лишь диапазон возможностей определяемый представлениями наблюдателя об этом диапазоне возможностей.

Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР-парадокс) и квантовая телепортация

Опыт с котом был развитием идеи мысленного эксперимента известного как парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР-парадокс). Этот мысленный эксперимент был описан в статье Эйнштейна, Подольского и Розена Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным? (A. Einstein, B. Podolsky, N. Rosen Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? // Phys. Rev. / G. D. Sprouse — American Physical Society, 1935. — Vol. 47, Iss. 10. — P. 777–780.).

Эта же статья была приведена в приложении к статье Фок, Эйнштейн, Подольский, Розен, Бор Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным?, которая повторяла ее название.

Вкратце эксперимент предложенный Эйнштейном, Подольским и Розеном можно описать следующим образом:

Предоположим мы измеряем импульс некоей частицы. После этого она распадается на две части, которые разлетаются в разные стороны. По закону сохранения импульса суммарный импульс частиц получившися при распаде равен исходному импульсу изначальной частицы.

Как и в случае эксперимента с котом, до момента измерения каждая из новых частиц, с точки зрения квантовой механики, находится в состоянии квантовой суперпозиции. Теперь произведем наблюдение и измерим импульс первой частицы. В момент наблюдения происходит коллапс волновой функции, мы имеем измеренный импульс одной из частиц. Но поскольку импульс второй частицы будет равен импульсу распавшейся частицы минус импульс измеренной, то мы знаем импульс второй частицы, даже если эта частица находится значительном расстоянии (сколь угодно далеко) от первой.

Как указано в Википедии:

измерение импульса одной частицы равносильно измерению импульса второй частицы. Однако это создаёт впечатление мгновенного воздействия первой частицы на вторую в противоречии с принципом причинности.

Строго говоря, описанем парадокса, авторы хотели продемонстрировать возможность одновременно измерить импульс второй частицы и ее координаты, в то время как согласно соотношению неопределённостей Гейзенберга, нет возможности одновременно точно измерить координату частицы и её импульс.

На основе (мысленного) эксперимента предложенного Эйнштейном, Подольским, Розеном был разработан эксперимент квантовой телепортации в котором в «квантовой части» используется описанный Эйнштейном, Подольским, Розеном механизм как бы «передачи информации о состоянии первой частицы второй частице»

Вкратце идею квантовой телепортации можно описать следующим образом: Допустим у отправителя есть некая частица в А. У нее есть два возможных состояния, которые обозначим 1 и 0. С состояние частицы А отправитель должен передать получателю. Для этого они создают пару квантово-запутанных частиц B и С, как в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена, каждая частица из этой пары имеет возможное состояние 1 или 0, и известно что в сумма состояний этих частиц (1+0) равна 1. Предположим что C находится у отправителя, а B — у получателя. Отправитель производит измерение своей частицы C, в этот момент происходит коллапс волновой функции, как описано в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена, и частица B как бы получив информацию об измеренном состоянии частицы C принимает определенное состояние. Скажем отправитель измерив частицу С получил значение 1, следовательно частица B. должна оказаться в состоянии 0. Теперь по «обычному классическому каналу связи» отправитель передает получателю информацию о суммарном состоянии системы частиц A и С. Допустим частица A находится в состоянии 1. Отправитель измерив частицу C получил значение 1. Отправитель производит операцию XOR над двумя этими значениями — получает 0, и отправляет это значение получателю. Получатель получил значение 0, но от таким образом еще не знает значение A. Для того чтобы получить значение A он производит наблюдение над своей частицей B, получает ее значение 0, из чего заключает что значение C было 1. И соотвественно он может вычислить значение частицы A.

Как сообщается было проведено несколько реальных (не мысленных) экспериментов по квантовой телепортации.

В частности, в 2017 г. китайские ученые осуществили квантовую телепортацию при помощи пары спутников и трех наземных станций.

Однако давайте представим себе устройство представляющее собой составной закрытый ящик в который опускаются два шара: черный и белый, и ящик разделятся на два раздельных ящиков, таким образом что один шар остается в одном ящике, а другой в другом, причем происходит это случайным образом, и никаким образом нельзя узнать какой шар в каком ящике не открыв ящик. Мы можем проделать с шарами точно такую же операцию как описано в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена. Мы поместим два шара, один черный и один белый, в ящик, разделим ящик на два отдельных ящика, и в закрытом виде разнесем ящики на некое довольно большое расстояние, скажем оставим один из ящиков на земле, а второй отправим на Марс.

Шары в неоткрытых ящиках находятся в состоянии «суперпозиции», т.е. каждый из них является черным и белым с одинаковой вероятностью, так же как многострадальный кот с одинаковой вероятностью является живым и мертвым.

Можно было бы сказать «одновременно является», но строго говоря, шар или кот в неоткрытом ящике вне времени, их прошлое и настоящее еще не сформировано.

Когда наблюдатель на Земле открывает ящик и видит в нем белый шар, то точно так же как описано в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена, другой шар как бы получив информацию об измерении первого, забирает то состояние которое ему осталось. Т.е. и наблюдатель на Земле и наблюдатель на Марсе воспринимают этот шар как черный, причем в их восприятии он был черным с момента разделения ящика, или другими словами, его прошлое определено так же как и его настоящее.

Вместо шаров мы могли бы использовать также пару файлов, сформированные с помощью генератора случайных чисел, таким образом чтобы в одном было записано значение 1, в другом 0. Каждый из файлов можно защитить паролем, чтобы его содержание не было прочитано раньше времени, и передать их двум разным пользователям. Содержание файлов пока они не прочитаны также восприниматься как вероятностное, с одинаковой вероятностью может быть 1 или 0. В тот момент когда один из пользователей считывает содержимое своего файла, он также понимает какое содержание у второго файла. А второй пользователь, соответственно, прочтя свой файл может узнать содержимое первого файла.

Собственно говоря физикам уже приходила в голову идея о том что просходящее с частицами в эсперименте Эйштейна-Подольского-Розена можно смоделировать используя черный и белый шар (см. Эмиль Ахмедов Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена // ПостНаука) или правый и левый ботинок (см. Квантовая телепортация // ПостНаука, 2016-09-30, Habr)

Вот как описывают это в статье Квантовая телепортация // ПостНаука, 2016-09-30, Habr:

Или если взять коробку обуви, где есть правый и левый ботинок, незаметно их вытащить и в мешке отнести один ботинок вам, другой мне. Вот я открыл мешок, смотрю: у меня правый. Значит, у вас точно левый.

Квантовый случай отличается тем, что состояние, которое пришло ко мне до измерения, не синее и не зеленое — оно в суперпозиции синего и зеленого. После того как вы разделили ботинки, результат уже предопределен. Пока мешки несут, пока их еще не открыли, но уже точно понятно, что там будет. А пока квантовые объекты не измерены, еще ничего не решилось.

На самом деле же в этом отношении нет разницы между фотоном, шаром и котом. Как доказывает эксперимент Шредингера с котом макрообъекты также могут быть в состоянии «квантовой суперпозиции». Как мы наглядно видели в двухщелевом эксперименте, наблюдение за объектом находящимся в состоянии суперпозиции не только придает ему определенное состояние в настоящем, но также и в прошлом.

Нет никакой границы в размере, массе или объеме начиная с которой объекты теряют свойство быть в состоянии квантовой суперпозиции. Любой параметр любого объекта о котором известно что он может быть с некоторой вероятностью в одном из состояний из некоего ограниченного диапазона, до момента измерения находится в состоянии суперпозиции.

В этом отношении разница между котом и ядром атома только в том, что такой вывод в отношении ядра атома принять проще, чем в отношении кота. Это также как нам легче принять то что Луна круглая наблюдая Луну в телескоп, чем принять тот же вывод в отношении Земли по который мы ходим и которая для нас очевидно плоская. Но наблюдение Луны издалека может все таки подтолкнуть нас к определенным выводам в отношении того что у нас под ногами.

Если мы принимаем такую позицию, то парадокс кота Шредингера и парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена перестают быть парадоксами. Кот и ядро атома, фотоны и шары в ящике ведут себя одинаково, как они и должны себя вести, без всяких парадоксов.

Наблюдатель и критика многомировой интерпретации.

Так кто же все таки делает выбор при коллапсе волновой функции, кто решает пройдет ли электрон через правую или левую щель, кто решает жить коту или умереть?

Многомировая интерпретация утверждает, что реализуются все возможные варианты, но в разных мирах.

Копенгагенская интерпретация утверждает что выбор происходит случайным образом из всего возможного набора вариантов.

Мне кажется проблема здесь заключается в определении возможного набора вариантов. Если присмотреться к тому что происходит при выборе варианта поведения частицей, то можно заметить что диапазон выбора задается представлениями наблюдателя о возможностях выбора. Всякий акт изменения представляет собой применений представлений измеряющего о возможных параметрах к объекту измерения.

Иными словами, если возможны два варианта состояния кота: «жив или мертв», то согласно многомировой интерпретации мир должен разделиться на два мира: один в котором кот жив, другой в котором кот мертв.

В этой интерпретации мир постоянно делится на разные миры в которых реализуются все возможные варианты событий.

Но, состояние кота можно описать более чем двумя возможными вариантами. Например «кот жив и чувствует себя прерасно», «кот жив и чувствует себя плохо», «сердце кота остановилось, но мозговая активность наблюдается», «мозговая активность кота не наблюдается», и в таком случае мир, согласно многомировой интерпретации должне раздлелиться не надвое, а уже на четыре. Если же мы введем оценку состояния кота по шкале от 0 до 100, то есть 100 возможностей развития событий, и, следуюя многомировой интерпретации, мир уже вынужден делиться так чтобы дать возможность реализоваться всем этим возможностям.

Таким образом, если следовать многомировой интерпретации, то просто изменяя представление наблюдателя о количестве возможных вариантов развития событий, можно менять количество миров в мире, причем сам наблюдатель будет продолжать свое существование во всех этих мирах, но утрачивая связь со своими клонами в мирах параллельных. Но здесь мы возвращаемся к тому же вопросу который Эйнштейн задавал в отношении Луны: можем ли мы сказать что миры которые нельзя наблюдать или даже представить действительно существуют?

Чтобы ответить на вопрос Эйнштейна о Луне, нам нужно определиться с тем что значит «существует». Можно сказать что неоткрытая луна представляет собой лишь набор возможных значений параметров которые наблюдатель может узнать при ее наблюдении.

Т.е. она существует лишь настолько насколько «существует» распад ядра атома до того как произведено наблюдение. Причем «до» в данном случае не очень хорошее определение, потому что «после» того как произведено наблюдение, атом будет распавшимся (или не распавшимся) до наблюдения. Также как в открытом наблюдателем ящике с котом кот будет живым или мертвым до открытия ящика, но в неотрытом ящике кот не жив и не мертв.

Проблему с понятием «существует» демонстрирует «парадокс мира кенгуру» (см. Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена на пальцах и… при чём тут эфир // 2019-12-18 Habr):

… когда мы закрываем глаза и выключаем приборы, всё вокруг превращается в кенгуру. Но стоит нам включить приборы или открыть глаза всё превращается в то, что мы видим. Парадоксальность состоит в том, что эти миры принципиально нельзя ни доказать, ни опровергнуть и как правило отбрасываются бритвой Оккама.

(бритвой Оккама называют принцип «не умножай сущности без необходимости»)

На самом деле, если вдуматься, такой же парадокс возможен с любым другим сумчатым животным, или вообще … с реальностью в целом: мы не можем ни доказать, ни опровергнуть существование реальности которую мы не воспринимаем, и должны ее отрезать бритвой Оккама

Или, проще говоря, не имеет смысла говорить о «существовании» чего-то о чем «мы» не знаем. И в пространстве и во времени существует только то, что воспринимается сознанием.

Иными словами сознание является причиной существования чего бы то ни было.

Более того, мы можем определить сознание как свойство субъекта наделять существованием себя и окружающий мир

Действительно, давайте представим себе что в двухщелевом эксперименте в качестве «наблюдателя» используется манекен очень похожий не человека, либо любая другая имитация человека, например человекообразный робот способный с легкостью пройти тест Тьюринга. Сможем ли мы таким образом обмануть электрон или даже фотон? Можем ли мы вообще каким-то образом заставить частицу «сделать выбор» без наличия человека (вернее без наличия наблюдателя обладающего сознанием)?

Мне кажеться что физика, несмотря на исторически сложившуюся тенденцию считать объектом ее исследования объективно существующий мир, должна отказаться от концепции частиц делающих выбор и не употреблять выражение «частица делает выбор».

Конечно же выбор делает не объект, а наблюдатель.

С точки зрения наблюдателя существует только то что воспринимается сознанием.

Многомировая интерпретация квантовой механики поэтому имеет столько же смысла, как и гипотеза о том что когда мы закрываем глаза окружающий мир превращается в кенгуру. Хотя и то и другое неопровержимо.

Сознание и интеллект в квантовой механике

Всякий, кого не шокирует квантовая теория, ее не понимает.

(Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it)

Niels Bohr

Представим себе следующий мысленный эксперимент:

Воспроизведем эксперимент Шредингера, но возьмем нескольких наблюдателей, каждый из которых будет проверять состояние кота, таким образом чтобы о результате проверки не было известно другим. И потом после ряда измерений сравним результаты.

Насколько согласуются результаты наблюдения за окружающим миром у разных людей, действительно ли происходит так что если один уже увидел кота мертвым, то другой уже не может увидеть его живым?

Мне не известно о проведении подобных опытов, но мы можем предположить что результаты наблюдений разных людей согласуются между собой даже если они не сообщали друг другу об этих результатах.

Из тех выводов, которые мы уже сделали, вытекает что для такого эксперимента необязательно брать кота, счетчик Гейгера и атомное ядро. Достаточно бросить игральную кость в непрозрачный стакан, к котором потом по одному подойдут наблюдатели зафиксируют увиденное, и потом сравнят свои наблюдения.

В эсперименте Эйнштейна-Подольского-Розена, или в аналогичном же эсперименте с шарами в ящиках, один из которых находится на Земле, а другой на Марсе, если мы считаем что частицы не могут обмениваться между собой информацией, то у нас получается, что либо

  1. информация о наблюдении сделанном первым наблюдателем передается второму наблюдателю, либо
  2. наблюдатель, на самом деле, один

В первом случае, у нас возникает та же проблема с наблюдателями, которая была ранее с частицами: информация передается быстрее скорости света и вообще без какого-либо взаимодействия.

То есть если предоложить что в эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена информация передается не от частицы к частице, а от наблюдателя к наблюдателю, то все же передача информации имеет место быть, а следовательно она не может быть мгновенной, и передаваемая инфомрация может подвергаться искажениям.

В нашем мысленном эксперименте с котом и множеством наблюдателей, если предположить, что первый открывший ящик каким-то образом передает информацию о том что он увидел, и единство картины мира (включая кота) видимой разными независимыми наблюдателями обеспечивается такой передачей информации, то логично было бы предположить что при такой передаче возможны искажения.

Во втором случае, мы можем сформулировать предположение, что на самом деле, наблюдатель один, и никакой передачи информации от одного наблюдателя не происходит. Конечно, это могут быть разные биологические существа, но с точки зрения роли наблюдателя в квантовой физике — это один и тот же наблюдатель.

Мы можем таким образом разделить интеллект и сознание. Сознание у всех одно, любой наблюдатель — одно и то же сознание, но каждый отдельный экспериментатор наделен своим собственным интеллектом. Иными словами если ящик с мертвым котом открыл неграмотный пастух, то Нобелевский лауреат в этом же ящике найдет того же мертвого кота, они могут давать разную трактовку увиденному в силу разности интеллекта, но видят они то же самое — так как это одно из то же наблюдающее сознание.

С одной стороны это может звучать странно: человек находящийся в данный момент на Марсе и человек находящийся в данный момент на Земле, и человек живший на Земле три тысячи лет назад — проявления одного и того же наблюдателя, в силу наблюдения которого наблюдаемые объекты переходят из смешения возможных состояний в конкретные (или иными словами реальные или действительно существующие) состояния, обретая существование в настоящем и прошлом. Но именно такое объяснение квантовой механики является наиболее непротиворечивым и избавляет нас о парадоксов. Кроме того такое объяснение позволяет нам понять что-то важное о нас самих. Осознание собственного бытия и бытия окружающего мира, то что отличает нас, Наблюдателя от наблюдаемых объектов.

Любой «наблюдатель» в терминах квантовой механики, это один и тот же глобальный субъект осознающий реальность и создающий ее этим осознанием.

Получается что «объективная реальность», окружающий мир — есть ничто иное как результат отделения сознанием себя от окружающего мира. То что каббала описывает термином «цимцум», буквально «сжатие», подразумевая под этим что бесконечный Творец (Эйн-Соф (אֵין סוֹף), буквально «бесконечное») ограничивая себя как бы создает «свободное место» (‏מקום פנױ‏‎‎) в котором появляется мир. Или, иными словами, мир появляется в силу того что Творец «отделяет» себя от мира, и мир существует благодаря этому «отделению».

Мы можем заметить, что в то время как физики подошли к границам объективной реальности, возможно к этим же границам, но с другой стороны подошли мистики (см. Фритьоф Капра. Дао физики. Исследование параллелей между современной физикой и восточным мистицизмом )

И тут, мы на время оставим, физические лаборатории с котами в железных ящиках, счетчиками Гейгера и фотонными пушками, и переместимся на несколько тысяч лет назад в синайскую пустыню.

Учёный предложил новую интерпретацию эксперимента с «котом Шрёдингера»


В рубрике «Поговорим о науке» этим субботним вечером «Военное обозрение» предлагает поразмышлять на тему сложности сопряжении теорий субатомных и макроскопических объектов. Как известно из курса физики, для описания неполноты квантовой механики при переходе от квантовых систем к системам макроскопическим используется мысленный эксперимент, носящий название «кот Шрёдингера».

Если не вдаваться в глубокие теоретические изыскания, то суть этого мысленного эксперимента состоит в том, что существование «макроскопического» кота «в лабораторных условиях» так же не определено, как поведение субатомных частиц. Неопределённость на микроуровне говорит о том, что атом вещества в одно и то же время может распасться, а может и не распасться. И если от распада этого атома зависит срабатывание механизма, разбивающего колбу с синильной кислотой, находящейся в объёме, где «заперт» гипотетический кот, то получается, что кот (по теории квантовой механики) может быть одновременно и жив, и мёртв. Это «работает», пока помещение с котом остаётся закрытым. Это весьма упрощённое описание того, что при поисках связи микро- и макромира в квантовой механике «что-то идёт не так».

Эта тема в рубрике «Поговорим о науке» затронута в связи с тем, что появилась новая интерпретация мыслительного эксперимента «кот Шрёдингера». Автором её является французский физик-теоретик Франк Лалё. Он не просто предлагает новую интерпретацию известной проблемы в физической науке, но и вариант её решения.

Работающий в Лаборатории Кастлера Бросселя в Париже Лалё предлагает вариант, в котором одной из составных частей является гравитационное поле, связанное с так называемым квантовым коллапсом. Это развитие теории известного английского учёного Роджера Пенроуза. Лалё предлагает всецело объединить квантовую механику с гравитацией, что, по его мнению, избавит физику от «неопределённости с котом».

По этой теории макроскопический объект (тот же пресловутый кот) существует или не существует в определённый момент времени однозначно – без каких-либо «возможно оба состояния одновременно», если при переходе от субатомных объектов к макроскопическим учитывать, что гравитация действует на любой из них. Эта гравитация, как отмечается в труде, и выступает в любой момент фактически «сторонним наблюдателем», который и «делает вывод о состоянии кота».

В работе Лалё говорится о том, что состояние «кота Шрёдингера» таким образом всегда «можно проверить» — есть кот или его нет.

Традиционно нашлись и критики новой теории, в том числе из когорты маститых физиков. Теория Пенроуза-Лалё критикуется примерно такими тезисами:

Для гравитационного коэффициента, вообще говоря, нет никакой разницы в том, жив ли кот или мёртв, так как в начальный момент времени масса его тела «после гибели» не изменилась. Или господин Лалё предлагает ввести ещё и коэффициент «души кота Шрёдингера», которую придётся отдельно взвешивать?..


Сторонники теории Лалё-Пенроуза отвечают на это тем, что критики новой интерпретации «используют ложные посылы, не имеющие ничего общего с теоретической физикой».

При этом во французской прессе вспомнили высказывание Стивена Хокинга:

Когда я слышу про кота Шрёдингера, моя рука тянется за ружьём!

Ученые впервые засняли поведение кота Шредингера | Futurist

Автор: Кира Константинова |  26 сентября 2016, 20:37

Ученые Стэнфордского университета и Национальной лаборатории Министерства энергетики США впервые засняли поведение кота Шредингера. Роль кота сыграли атомы йода.

Придуманный австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году, опыт с котом предполагает, что в коробку со взрывчаткой гипотетически кладут кота и после закрытия крышки вероятность взрыва составляет 50%. При этом наблюдатель не знает, что на самом деле происходит внутри коробки и жив ли кот. То есть пока человек не откроет коробку, кот пребывает в так называемом суперпозиционном состоянии – он и жив, и мертв одновременно.

В то время как Шредингер придумал этот эксперимент, чтобы обдумать существование сверхразума в нашей Вселенной и показать, насколько странно выглядят квантовые эффекты применительно к макроскопическим системам, спустя десятилетия физики поняли, что опыт возможно воспроизвести и в реальной жизни, только не на котах, а на атомах. При этом ученые довольно давно научились приводить атомы в состояние суперпозиции, но до сих пор никому еще не удавалось заснять этот процесс.

Для эксперимента взяли двухатомную молекулу йода и взорвали ее с помощью рентгеновского лазера, тем самым заставив молекулу поглотить короткий энергетический всплеск. В результате этого, она распалась на две версии – возбужденную и спокойную, а фотоны сформировали рентгеновскую голограмму, отразившую детальное изображение молекул в возбужденном состоянии. Команда провела этот эксперимент много раз, соединила вместе серию рентгеновских снимков и получила наиболее детальный рентгеновский фильм о внутренней работе молекулы в ходе эксперимента.

Вот как это выглядит:

И ролик, объясняющий происходящее:

«Наш метод является фундаментальным для квантовой механики, поэтому мы готовы опробовать его на других малых молекулярных системах, включая системы, связанные со зрением, фотосинтезом, защитой ДНК от УФ-повреждений и другими важными функциями в живых организмах», – подытоживают ученые.

Понравилась статья?

Поделись с друзьями!

  Поделиться 0   Поделиться 0   Твитнуть 0

Подпишись на еженедельную рассылку

Мысленный эксперимент IPO Шредингера от Юнайтед Трейдера

О КОМПАНИИ

Schrodinger (SDGR) предоставляет платформу для исследования молекул, необходимых разработчикам лекарств и новых материалов. Традиционный подход в этой сфере позволяет синтезировать около 1000 соединений в год, в то время как платформа Schrödinger оценивает миллиарды молекул в неделю. Это позволяет открывать новые молекулы быстрее и с меньшими затратами, а значит с большей вероятностью приносить положительный результат.

Компания была основана в 1990 году в Нью-Йорке. Сейчас над созданием платформы работает более 150 ученых. А результатами её работы пользуются лидеры фармацевтической отрасли и компании-разработчики новых материалов для аэрокосмической промышленности и энергетики.

За 6 раундов Schrödinger привлекла $193 млн. Последний инвестиционный раунд прошел в мае 2019 года.

ФИНАНСЫ

Компанию оценивают в $700 млн. В ходе IPO она собирается привлечь $150 млн.

У компании умеренный рост выручки. Доход за последние 9 месяцев составил около $60 млн. Это на 22% больше, чем в прошлом году. Платформой Schrödinger пользуются больше 1200 клиентов. И в 2019 компания увеличила доход с одного клиента до $58 тыс. Это на 8% больше, чем раньше.

Но компания убыточна. Убыток за 9 мес 2019 составил $31 млн, за аналогичный период 2018 — $19 млн.

При этом рынок программного обеспечения для разработки лекарств достигнет $8 млрд к 2023 году. И в среднесрочной перспективе прогнозируется умеренный рост.

Комиссии

3% от суммы покупки акций. Взимается в момент подтверждения заявки на инвестицию.

1.75% от суммы продажи ваших акций после проведения торгов. Взимается в момент закрытия инвестиции.

20% от прибыли. Взимается только при положительной прибыли в момент закрытия инвестиции.

  • НА ДОСРОЧНЫЙ ВЫХОД

Обычно 10%, зависит от ситуации на бирже. Рассчитывается индивидуально для каждой инвестиции.

ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ ОБЗОРА и КОНСУЛЬТАЦИЯ

Физики описали технологию превращения вируса в кота Шредингера: Наука и техника: Lenta.ru

Группа физиков описала технологию, позволяющую превратить вирус в квантовую систему. Работа ученых пока не опубликована в рецензируемом научном журнале, но препринт статьи с описанием метода доступен на сайте arXiv.org. Коротко работа описана на портале Nature News.

Объекты квантовых систем в отличие от макрообъектов могут одновременно находиться в двух различных состояниях (это свойство получило название суперпозиции). Например, спин атома может «указывать» одновременно «вверх» и «вниз». Суперпозиция сохраняется до тех пор, пока не будет проведено измерение. В момент, когда ученый измеряет состояние квантовой системы, она переходит в одно из двух состояний.

Феномен суперпозиции наглядно описал австрийский физик Эрвин Шредингер в 1930-х годах. В его примере макроскопической квантовой системой был ящик, в котором находился кот. Кроме кота в ящике была ампула с ядовитым газом. Над ампулой находится молоток, опускание которого управляется распадом ядра радиоактивного изотопа. Вероятность того, что ядро распадется в течение некоторого срока, составляет 50 процентов. До тех пор, пока экспериментатор не откроет ящик, кот одновременно и жив и мертв.

До сих пор самыми крупными объектами, для которых была показана суперпозиция, являлись молекулы. Схема опыта, предложенная авторами новой работы, позволит расширить этот список. В экспериментальной установке вирус в магнитном поле левитирует над полостью. Вся система находится в вакууме. Вирус охлаждается до основного состояния, а затем при помощи лазера его вводят в суперпозицию двух состояний — «остановки» и «движения».

Авторы подобрали вирусы-кандидаты, которые смогут пережить условия эксперимента и обладают свойствами диэлектрика. Лучше всего подходят вирус гриппа и вирус табачной мозаики, заражающий растения. В среде биологов нет единого мнения относительно того, считать вирусы живыми или нет. Поэтому энтузиазм авторов работы разделяют не все их коллеги. По мнению тех, кто не относит вирусы к живым существам, описанный выше эксперимент не представляет особого интереса. Аналогичный опыт можно провести с любой достаточно сложной органической молекулой. И тем не менее, если физикам удастся воплотить на практике свой метод, они станут первыми, кто будет наблюдать суперпозицию макроскопических систем.

Эрвин Шредингер — Открытие, цитаты и эксперимент

Эрвин Шредингер был австрийским физиком, лауреатом Нобелевской премии, чье революционное волновое уравнение изменило лицо квантовой теории.

Кем был Эрвин Шредингер?

Австрийский физик Эрвин Шредингер был известным физиком-теоретиком и ученым, который предложил революционное волновое уравнение для движения электронов. Он был удостоен Нобелевской премии по физике 1933 года вместе с британским физиком П.А.М. Дирака, а позже стал директором Ирландского института перспективных исследований.

Ранняя жизнь и образование

Шредингер родился 12 августа 1887 года в Вене, Австрия. Он был единственным ребенком ботаника и владельца фабрики по производству клеенки Рудольфа Шредингера и Джорджины Эмилии Бренда, дочери Александра Бауэра, профессора химии Рудольфа. Технический колледж Вены (Technische Hochschule Vienna). Шредингер обучался дома у частных учителей, пока ему не исполнилось 11 лет, а затем посещал Венскую академическую гимназию. Затем он поступил в Венский университет, где сосредоточился в основном на изучении физики и испытал сильное влияние другого молодого физика, Фрица Хазенёрля, и получил степень доктора философии.В 1910 г. получил степень доктора физики. После этого он несколько лет проработал в этом учреждении ассистентом, но в 1914 г. был призван на Первую мировую войну, где служил в австро-венгерских вооруженных силах в Италии в качестве офицера артиллерии.

Вернувшись к гражданской жизни, Шредингер женился на Аннемари Бертель в 1920 году. Он также занимал ряд должностей преподавателей / сотрудников в таких местах, как Университет Штутгарта, Университет Йены и Университет Бреслау, прежде чем поступить в Цюрихский университет. в 1921 г.

Волновое уравнение Шредингера

Работа Шредингера в качестве профессора Цюрихского университета в течение следующих шести лет окажется одним из самых важных периодов его карьеры в области физики. Погрузившись в ряд исследований теоретической физики, Шредингер в 1925 году натолкнулся на работу своего коллеги-физика Луи де Бройля. В своей диссертации 1924 года де Бройль предложил теорию волновой механики. Это вызвало у Шредингера интерес к объяснению того, что электрон в атоме движется как волна.В следующем году он написал революционную статью, в которой осветил так называемое волновое уравнение Шредингера.

Следуя атомной модели Нильса Бора и диссертации де Бройля, Шредингер сформулировал движения электронов с точки зрения волновой механики, а не прыжков частиц. Он представил ученым способ мышления, который будет принят и включен в тысячи статей, став важным краеугольным камнем квантовой теории. Шредингер сделал это открытие, когда ему было около 30, и большинство физиков-теоретиков делились новаторскими открытиями в свои 20 лет.

Лауреат Нобелевской премии

В 1927 году Шредингер оставил свою должность в Цюрихе ради новой престижной возможности в Берлинском университете, где он познакомился с Альбертом Эйнштейном. Он занимал эту должность до 1933 года, решив уйти после подъема нацистской партии Адольфа Гитлера и связанного с этим преследования еврейских граждан. Вскоре после поступления на факультет Оксфордского университета в Англии Шредингер узнал, что он получил Нобелевскую премию 1933 года по физике, разделив эту награду с другим теоретиком квантовой теории, Полом А.М. Дирак. В своей речи о вручении Нобелевской премии Шредингер заявил, что его наставник, Хазенёрль, принял бы эту награду, если бы он не умер во время Первой мировой войны.

После трехлетнего пребывания в Оксфорде Шредингер путешествовал и работал в разных странах. в том числе в Австрии в Университете Граца. В 1939 году он был приглашен премьер-министром Ирландии Имоном де Валера для работы в Институте перспективных исследований в Дублине, Ирландия, во главе его Школы теоретической физики. Он оставался в Дублине до середины 1950-х годов, а в 1956 году вернулся в Вену, где продолжил свою карьеру в своей альма-матер.

Книги, последние годы и смерть

Шредингер опубликовал влиятельную книгу «Что такое жизнь?». , его попытка связать квантовую физику и генетику, в 1944 году. Он также был сведущ в философии и метафизике, о чем свидетельствует работа Nature и греки (1954), в которой рассматривались древние системы верований и исследования; и его последняя книга, Мой взгляд на мир (1961), вдохновленная Ведантой и исследующая веру в единое сознание.

Шредингер умер 4 января 1961 года в своем родном городе Вена. В 1989 году профессор Вальтер Дж. Мур написал книгу о его жизни — Шредингер: жизнь и мысль .

ПРОЕКТОВ

Удостоен награды Black Rock City Honoraria Grant в 2020 году!

Хотите связаться и оставаться в курсе? ПОДОЖДИТЕ нашу страницу в Facebook: Facebook.com/SchroedingersRat

ОТКРЫТЬ ЗВОНОК ДЛЯ ХУДОЖНИКОВ АВСТРИЙСКИХ СМИ

Дизайн с эффектом погружения для Schrödinger’s Rat на Ars Electronica 2021, Exposure 2021 и Burning Man 2022

0

Open Austria Art + Tech Lab в Кремниевой долине в партнерстве с Ars Electronica объявляет открытый конкурс для австрийских медиа-художников, чтобы они разработали иммерсивный опыт для Schrödinger’s Rat, первого австрийского произведения искусства, получившего награду Burning Man Black Rock City Honoraria Грант.Из-за разрушительного характера пандемии премьера «Крысы Шредингера» будет представлена ​​на фестивале Ars Electronica в Линце (Австрия) с 8 по 12 сентября 2021 г. и отправлена ​​в Сан-Франциско (США) для проекта The Grid: Exposure — Art + Tech + Policy Саммит состоится в ноябре 2021 года и будет продемонстрирован на Burning Man в Неваде (США) в сентябре 2022 года.

Крыса Шредингера — интерактивная художественная скульптура, вдохновленная квантово-механической моделью австрийского физика Эрвина Шредингера. Работа была задумана австро-калифорнийским арт-коллективом The Department of Precision and Soul (DPS) в контексте «Мультивселенной темы» Burning Man 2020.Физическая структура была спроектирована и построена австрийским дизайнером и архитектором Филиппом Блюм, ведущим художником DPS и Schrödinger’s Rat. Выбранные медиа-художники будут сотрудничать с ведущим художником над дизайном и реализацией иммерсивного дизайна для внутренней части физической скульптуры.

Квантовая механика описывает явления в микромире, которые, казалось бы, не могут сосуществовать с законами макроскопического мира. В 1935 году Эрвин Шредингер сформулировал сценарий закрытого ящика, содержащего кошку и нестабильное атомное ядро, которое с определенной вероятностью испускает излучение в течение определенного периода времени.Используя счетчик Гейгера, излучение вызывает выброс ядовитого газа, который убьет кошку. Шредингер утверждает, что, если бы квантовая физика была применима также к макроскопическим системам, а не только к атомному ядру, коту пришлось бы перейти в состояние суперпозиции. Это квантовое состояние не прекращалось, пока кто-нибудь не открыл коробку и не проверил состояние кошки. Измерение определяет, «мертва» кошка или «жива». А пока кот будет жив и мертв одновременно. Этот парадокс современной физики требует художественных экспериментов.

В инверсии первоначального мысленного эксперимента Эрвина Шредингера большая кошка сидит на треугольной коробке, глядя на оба — и квантовый мир внутри структуры. Ящик доступен через дверь и может содержать до двух участников одновременно, в то время как они выдерживают постоянно меняющиеся квантовые состояния, как Крыса Шредингера, сверхъестественная добыча кошки. Участник интерактивной скульптуры становится частью эксперимента, в котором они одновременно субъект и объект. Как Крыса Шредингера, участник не может решить окончательный результат эксперимента.Квантовое состояние контролируется котом как сторонним наблюдателем. Наблюдение навязывает свою реальность объектам внутри.

Иммерсивный дизайн внутренней части скульптуры является предметом этого открытого конкурса и должен соответствовать следующим художественным критериям, а также соответствовать следующим принципам:

  • Художественное мастерство в медиаискусстве и иммерсивном дизайне

  • Согласование с темой мультивселенной Крысы Шредингера и фиксация квантово-механической модели, описанной в оригинальном мысленном эксперименте Шредингера

  • Согласование с этосом Burning Man, изложенным в 10 принципах

  • Создание интерактивного пространства для одного или двух участников

  • Внешняя скульптура и внутреннее погружение должны взаимодействовать

  • Художественный запрос: Как можно определить реальность с помощью наблюдения? Как можно применить квантовую физику к макроскопическим системам? Как что-то может быть «мертвым» и «живым» одновременно?

Критерии подачи заявки:

  • Один или несколько австрийских художников, работающих с новыми / цифровыми медиа (австрийцы или австрийцы)

  • Срок подачи заявок: 8 июля

  • Примерно 2 месяца для реализации проекта: 9 июля — 8 сентября

  • Премьера художественных работ в Ars Electronica в Линце (Австрия) с 8 по 12 сентября

  • Призовой фонд 10 000 евро (включает все налоги и расходы, связанные с выполнением и реализацией художественные работы: изготовление, гонорар художника, аренда оборудования, транспортировка внутри АТ и т. д.)

Что подавать:

  • Идея проекта, описанная в тексте и изображениях для иммерсивного дизайна внутреннего пространства для Schrödinger’s Rat

  • Детальное распределение бюджета в размере 10 000 евро

  • CV , шоурил и / или веб-сайт всех претендентов

Для подачи заявок и дополнительной информации:

Клара Блюм, руководитель Open Austria Art + Tech Lab, clara @ open-austria.com

Открытый конкурс Open Austria Art + Tech Lab проводится при поддержке Федерального министерства европейских и международных дел Австрии.


Уравнение, кошка и философия — Журнал молодых ученых

Арпан Дей

Рисунок 1: Эрвин Шредингер.

12 августа 1887 года родился человек, который произвел революцию не только в области физики, но и в биологии.

Эрвин Шредингер с самого раннего возраста проявил огромный талант в математике и физике.Он также интересовался поэзией и философией.

В Венском университете Шредингер познакомился со многими талантливыми физиками, включая преемника Людвига Больцмана Фрица Хазенёрля и Франца Экснера. Шредингер освоил концепцию собственных значений в сплошных средах и много экспериментировал. Во время своего пребывания в Цюрихском университете Шредингер опубликовал множество статей по термодинамике. Однако его величайшее достижение было еще впереди.

Эрвин Шредингер был недоволен старой квантовой теорией Нильса Бора.Судя по его опыту работы с проблемами собственных значений, он считал, что атомные спектры должны определяться некой проблемой собственных значений.

Он придумал уравнение, которое можно использовать для определения энергетических состояний атома. Уравнение описывает гамильтонов оператор, который при работе с абстрактной математической функцией, называемой волновой функцией, в результате производит энергию. Энергия здесь является собственным значением. Зависящая от времени версия уравнения Шредингера также связывает гамильтониан со временем.Это уравнение принесло ему Нобелевскую премию 1933 года по физике вместе с Полем Дираком .

Рисунок 2: Уравнение Шредингера.

Уравнение было революционным, поскольку решало одну из величайших проблем квантово-механической модели атома. Шредингеру не нравилась формулировка Гейзенберга квантовой механики — матричной механики — поскольку она не имела визуализации и была в основном математической. Шредингер был вдохновлен идеей де Бройля о дуальности волна-частица.Решение уравнения Шредингера — это волна, которая описывает квантовые аспекты системы. Физическая интерпретация этой волны остается одной из величайших философских проблем современной физики.

Решение уравнения Шредингера — волновая функция для системы может быть заменена с помощью анализа Фурье бесконечным рядом волновых функций отдельных состояний, которые являются естественными гармониками друг друга. Волны замещения описывают отдельные состояния квантовой системы, а их амплитуды определяют относительную важность этого конкретного состояния для всей системы.

Уравнение Шредингера было повсеместно признано одним из величайших достижений науки двадцатого века, содержащим большую часть физики и, в принципе, всю химию.

Макс Борн позже обнаружит, что в атоме квадрат волновой функции дает вероятность нахождения электрона в этой области. Это заменило четко определенные орбиты в атоме концепцией орбиталей. Также были открыты новые концепции, такие как гибридизация. Химия, физика и наука уже никогда не будут прежними.

Теория Шредингера, известная как волновая механика, также дала полное описание спектральных линий атома водорода. (Однако решение уравнения Шредингера для атомов элементов с более высокими атомными номерами чрезвычайно сложно.)

Было широко признано, что материя проявляет как частицы, так и волновые свойства. Однако вскоре Шредингер начал подозревать эту точку зрения. Он хотел вернуться к классической идее волн. Он начал верить, что одни только волны могут описать все; частицы были бесполезны.Шредингер предположил, что частица — это просто группа волн с небольшими размерами во всех направлениях. Однако Хендрик Лоренц указал, что эта волна будет распространяться со временем и не может описывать частицы.

К тому времени широко распространено было мнение, что квантовые состояния существуют в суперпозиции. Таким образом, квантовая механика сводит все к вероятности. Шредингер, однако, был недоволен этой точкой зрения. Чтобы продемонстрировать абсурдность этой идеи, он провел мысленный эксперимент.Кошку помещают в ящик с радиоактивным материалом и баллончик с ядом. Последний подключен к молотку, который, в свою очередь, связан со счетчиком Гейгера (прибор, который может обнаруживать радиоактивный распад). Он настроен таким образом, что если радиоактивное вещество распадается, молоток разбивает бутылку и высвобождает яд, тем самым убивая кошку. В противном случае кошка живет. Поскольку радиоактивный распад является чисто вероятностным, квантовая механика предсказывает, что кошка должна жить в суперпозиции двух возможных состояний — мертвого и живого.Как кошка может быть живой и мертвой одновременно? Это знаменитый кошачий парадокс Шредингера.

Хотя Шредингер считал, что этот мысленный эксперимент раз и навсегда опровергнет идею суперпозиции и вероятности, на самом деле он породил множество новых интерпретаций квантовой механики. Философские последствия этих интерпретаций остаются предметом интенсивных дискуссий.

Рисунок 3: Кот Шредингера.

Это известно как проблема измерения в квантовой механике.Интерпретация многих миров Хью Эвертта утверждает, что, открывая коробку, чтобы посмотреть на кошку, мы сами запутываемся в системе. Одна из наших версий в этой вселенной может видеть кошку живым, а какая-то другая версия нас в какой-то параллельной вселенной может видеть мертвую кошку. Бор, с другой стороны, считал, что волновая функция кошки коллапсирует из суперпозиции всех возможных состояний в одно состояние при наблюдении. Но что считается наблюдением? Если нам нужен наблюдатель для существования в отдельном состоянии, тогда есть ли высший наблюдатель или Бог? С точки зрения физики трудно определить наблюдение и сознание.

Большинство из нас придерживается мнения, что сознание возникает в результате биологических взаимодействий в мозге, и его лучше оставить биологии. Шредингер был, возможно, первым физиком, который серьезно занялся исследованием сознания с точки зрения физических наук. Сознание, насколько мы знаем, должно быть возникающим явлением — возможным результатом, который может быть получен, когда так много частиц взаимодействуют по некоторой схеме. Шредингер тщательно исследовал это и опубликовал свои выводы в небольшой, но очень влиятельной книге.

Название книги — это вопрос, и этот вопрос является столь же серьезным вопросом, с каким когда-либо сталкивалось человечество. «Что такое жизнь?» Эта книга вдохновила Уотсона и Крика на работу над ДНК, которая изменила биологию и медицину.

Рисунок 4: «Что такое жизнь?» пользователя Schrödinger.

В своей книге Шредингер исследовал жизнь с точки зрения физики, энтропии и статистики. Он использовал квантовую теорию и квантовые скачки для объяснения мутаций и других биологических явлений.Наконец, он закончил книгу эпилогом о детерминизме и свободе воли. В эпилоге Шредингер выдвинул свою философию единства. На Шредингера большое влияние оказали идеи таких философов, как Барух Спиноза и Артур Шопенгауэр.

«Таким образом, квантовая физика раскрывает фундаментальное единство Вселенной», — сказал он. Он считал, что существует только одно сознание, а мы — разные проявления одного и того же сознания. Он не имел в виду религии или суеверий. Такой взгляд на самом деле возможен по законам физики.

«Сознание никогда не переживается во множественном числе, только в единственном», — писал Шредингер. «Даже в патологических случаях раздвоения сознания или двойной личности эти два человека чередуются, они никогда не проявляются одновременно. Во сне мы действуем одновременно с несколькими персонажами, но не без разбора: мы — один из них; в нем мы действуем и говорим прямо, в то время как мы часто с нетерпением ждем ответа или ответа другого человека, не подозревая о том, что именно мы контролируем его движения и его речь в такой же степени, как и свою собственную.Как вообще возникает идея множественности? Сознание тесно связано с физическим состоянием ограниченной области материи, тела, и зависит от него. Сейчас подобных тел великое множество. Следовательно, множественное число сознания или умов кажется очень наводящей на размышления гипотезой … Единственная возможная альтернатива — просто придерживаться непосредственного опыта того, что сознание — единственное или меньшее никогда, множественное число которого неизвестно; что есть только одно, и даже то, что кажется множеством, представляет собой просто серию различных личностных аспектов этого одного … у каждого из нас создается неоспоримое впечатление, что сумма его собственного опыта и памяти образует единое целое, совершенно отличный от любого другого человека.Он называет это «Я» … «Я» — это тот фундамент, на котором они [факты, немногим больше, чем набор отдельных данных (переживания и воспоминания), а именно холст …] … Тем не менее, не было промежуточный перерыв, смерти нет. И даже если опытному гипнотизеру удастся полностью стереть все ваши прежние воспоминания, вы не обнаружите, что он убил вас. Ни в коем случае нельзя сожалеть о потере личного существования. И никогда не будет ».

Согласно Шредингеру, сознание является фундаментальным и не может быть объяснено в терминах чего-либо другого.Философия единства Шредингера также очевидна в его цитате: «Мир дается мне только один раз, а не один существующий и воспринимаемый. Субъект и объект — это только одно. Нельзя сказать, что барьер между ними сломался в результате недавнего опыта в области физических наук, поскольку этого барьера не существует ».

Еще одним физиком, чьи убеждения были очень похожи на убеждения Шредингера, был Альберт Эйнштейн. Эйнштейн и Шредингер оба хотели найти единую теорию физики, не предполагая, что квантовая неопределенность верна.Эйнштейн провел последние три десятилетия своей жизни, пытаясь объединить гравитацию с электромагнетизмом. Шредингер работал над той же проблемой изолированно в Институте перспективных исследований в Дублине. Он переписывался с Эйнштейном, они поддерживали, а иногда и противостояли друг другу, и оба прекрасно понимали, что такое объединение. Однако ни одному из них не удалось достичь своей конечной цели.

Сегодня изучение теории хаоса и фрактальной геометрии дало нам новое понимание природы сознания, которое может быть возникающим явлением.Шредингер много лет назад уже сформировал необычное для того времени представление о том, что жизнь одновременно упорядочена и сложна. Он видел в апериодичности источник особых качеств жизни. Цитируя Джеймса Глейка: «Во времена Шредингера ни математика, ни физика не оказали реальной поддержки этой идее. Не было инструментов для анализа неравномерности как строительного блока жизни. Теперь эти инструменты существуют ».

Шредингер был исключительным во многих отношениях. Он был великим физиком и великим философом , ответственным за большую часть исследований, проводимых сегодня в физике.Он до сих пор живет среди нас, со своими идеями, своими открытиями — и, конечно, судьбой своего несчастного кота.

Список литературы

NobelPrize.org. «Эрвин Шредингер — Биографический». https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/Schrödinger/biographic/

Дж. П. МакЭвой и Оскар Зарате. «Введение в квантовую теорию: графическое руководство». Икона Книги. 2007.

Эрвин Шредингер. «Что такое жизнь?» Издательство Кембриджского университета. 1944.

Пол Халперн.«Игральные кости Эйнштейна и кот Шредингера». Основные книги. 2016.

Джеймс Глейк. «Хаос: создание новой науки». Книги викингов. 1987.

Ссылка на рисунок

Рисунок 1: Природа. https://media.nature.com/lw800/magazine-assets/d41586-018-06034-8/d41586-018-06034-8_16060838.jpg

Рисунок 2: Всемирный фестиваль науки. https://cdn.worldsciencefestival.com/wp-content/uploads/2018/02/WSF17_05_SHRODINGER_EQUATION_still.jpg

Рисунок 3: Moviesandscience.com. https://images.squarespace-cdn.com/content/v1/5cac90a4e5f7d1409ead718b/1555017037716-NR5M8YD3EIMO2HVCFSAL/ke17ZwdGBToddI8pDm48kKTIAX0grVpw3vwqgV5HcZdZw-zPPgdn4jUwVcJE1ZvWQUxwkmyExglNqGp0IvTJZamWLI2zvYWH8K3-s_4yszcp2ryTI0HqTOaaUohrI8PIiyI_Q9pEwVKWLwtUHmvtbn-ynGLNervndp8y21WEUq4KMshLAGzx4R3EDFOm1kBS/qm.jpg

Рисунок 4: Википедия. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/59/Was_ist_Leben_%281%29-OG.JPG

Автор:

Арпан Дей

Первичная помощь и пандемия COVID-19: кот Шредингера

Краткое резюме

Кризис пандемии # COVID19 требует сотрудничества всех поставщиков медицинских услуг.Каждый вклад приветствуется, чтобы выиграть время во время фазы суперпозиции «состояния системы». https://bit.ly/3m4SBxY

В редакцию:

С интересом читаем статью Томоса. et al. [1] сообщает о низком уровне смертности во время пандемического кризиса коронавируса 2019 г. (COVID-19) в Греции. Авторы подчеркнули важность первичной медико-санитарной помощи в ведении подозреваемых и легких случаев и в сокращении числа случаев неправильного обращения в больницу [1]. С добрыми намерениями авторы высказали свое собственное мнение, заявив, что ключевой момент в опубликованной «греческой истории успеха» заключается в том, что система первичной медико-санитарной помощи основана на врачах-специалистах, а не на врачах общей практики [1].Они также предложили алгоритм, который поможет врачам разделить риск заражения, подчеркнув важность телемедицины [1]. Мы также поддерживаем полезность этой концептуальной основы. Для больших групп населения, которые в основном пользуются услугами первичной медико-санитарной помощи в сельских районах, ограниченный доступ к частным услугам может быть дополнительным преимуществом.

Греция пережила длительный период серьезного финансового и социального кризиса [2]. Новые приоритеты в политике здравоохранения были намечены в рамках мер жесткой экономии, разработанных в виде поправок к меморандуму.Политика Греции заключалась в том, чтобы сосредоточить усилия на реформировании с целью улучшения национальных служб здравоохранения и укрепления служб первичной медико-санитарной помощи [2] в сочетании с контролем за расходами на здравоохранение и социальной поддержкой.

В настоящее время наша страна переживает кризис, вызванный пандемией COVID-19, прежде чем она оправилась от предыдущего экономического кризиса. Интересно отметить, что, согласно сообщениям во всем мире, сложные «эпидемические» факторы во всех секторах стран сильно влияют на бремя эпидемии в сообществах [3].В Греции такое обсуждение может привести к дополнительной поддержке служб первичной медико-санитарной помощи, которые в сотрудничестве со службами общественного здравоохранения могут способствовать эпидемиологическому надзору за пандемией, а также лечению бессимптомных или олигосимптомных пациентов [4 ] и их семьи.

Этот новый жизненный опыт можно также использовать для поддержки разработки и реализации программ по смягчению индивидуальной и социальной слабости. В то же время ожидается, что это приведет к взаимосвязи услуг первичной медико-санитарной помощи с услугами социальной помощи путем запуска научно-обоснованных инициатив для обучения и подготовки будущих поколений поставщиков первичной медико-санитарной помощи [4].

Врачи общей практики, благодаря непрерывности оказания помощи, могут предоставлять больше услуг первичной медико-санитарной помощи и могут добиться большей эффективности управления для своих пациентов [5]. В недавней редакционной статье из Великобритании эксперты в области первичной медико-санитарной помощи сообщили, что, если преемственность и дальше будет ослабевать, безопасность пациентов будет «истончена», организационная неэффективность будет расти и сговор анонимности (когда никто не берет на себя полную ответственность за пациента) будет становятся преобладающими [5]. Также были рассмотрены психосоциальные факторы, такие как страх и тревога, которые люди и семьи испытали во время пандемии [6].В этом отношении пациенты первичной медико-санитарной помощи могут извлечь выгоду из таких принципов, как сочувствие [5] и развитие эффективных коммуникаций между пациентом и врачом. Примечательно, что эмпатия в общей практике была связана с уменьшением общей смертности у пациентов с тяжелыми состояниями, такими как диабет [5, 7].

Многие специалисты в Греции, работающие в частных клиниках, предлагают услуги по уходу при первом и продолжительном контакте. Возможно, это происходит из-за того, что доступ к специализациям и потокам не регулируется систематически на основе подтвержденных фактами потребностей системы здравоохранения.По Томосу et al. [1], визиты к врачу опытных врачей-терапевтов, а не врачей общей практики, были основной причиной низкого количества направлений в больницы по поводу COVID-19. Принимая во внимание этот подход, мы хотели бы развить дилемму, метафорически оценив эксперимент, описанный австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году [8]. Кот, фляга с ядом и радиоактивный источник помещают в герметичный ящик. Если радиоактивный источник остался цел, а флакон с ядом не разбился, кошка все еще жива.Во время эксперимента кошка либо жива, либо мертва [8]. Теоретически наблюдатель мог открыть колбу и осмотреть кошку, но такое действие могло изменить окончательный результат [8, 9].

Можно сравнить систему здравоохранения с запечатанным ящиком, COVID-19 с флягой с ядом, а первичную медико-санитарную помощь — с положением «бедного» кота. Радиоактивность может метафорически представлять несовпадающие взгляды на коммунальные услуги здравоохранения со всех точек зрения. Кто-то может заявить, что кошка скорее всего будет только черной или только белой.Тем не менее, для большинства кошек, скорее всего, будет смешанный окрас. Учитывая неопределенность состояния кошки, можно предположить, что цвет не имеет значения с точки зрения процедуры. Однако восприятие между разными наблюдателями может привести к открытию «ящика», что означает ослабление коллективной способности справляться с продолжающимся кризисом. В Италии, Armocida et al. [10], признавая фрагментацию системы здравоохранения важной детерминантой во время пандемии, заявил, что «в ответ на чрезвычайные ситуации следует институционализировать прочное партнерство между частным и государственным сектором» и что «набор человеческих ресурсов должен планироваться и финансироваться с долгосрочное видение ».

Мы считаем, что пандемия COVID-19 требует щадящего управления. Обращение вспять ослабления непрерывности оказания медицинской помощи является отличительным признаком безопасности пациентов [5]. Использование прямых телефонных линий и электронных сообщений врачами общей практики для своих пациентов вместе с продлением времени консультации могут быть полезными для будущих адаптаций [5]. В Греции до того, как разразилась пандемия COVID-19, около 100 местных медицинских пунктов (TOMY) начали работать в городских условиях по всей стране, но отсутствие достаточного количества семейных врачей, финансовых стимулов для обеспечения адекватного найма и устойчивости проекта с течением времени доказали сложная [2].На сельском уровне более зрелая система общей практики существует уже несколько десятилетий [2]. Однако продвижение учебной программы, ориентированной на пациента, которая наделит будущих врачей общей практики навыками сочувственного общения, стало приоритетной потребностью [6]. Пандемия COVID-19 не свободна от «стигматизации» с точки зрения личной и семейной неуверенности, поскольку еще не может предсказать долгосрочные последствия социальной изоляции.

Эту сложную ситуацию можно разрешить при сотрудничестве всех поставщиков медицинских услуг.Любой вклад приветствуется, чтобы выиграть время во время фазы наложения «состояния системы». Очевидно, что многие специалисты предлагают услуги первичной медико-санитарной помощи вместо вторичной или третичной помощи в Греции. Само собой разумеется, что их вклад в благосостояние общества следует уважать. Тем не менее, академический диалог по таким вопросам, как планирование человеческих ресурсов для решения проблем сочетания навыков и основных компетенций между специалистами и врачами общей практики, межпрофессиональное обучение, оперативная связь с информацией об электронном здравоохранении во всей системе здравоохранения и системная координация оказания помощи могут способствовать укреплению сотрудничества и гармонии. реализованные инициативы [2] без недоразумений.Для врачей цвет — не повод открывать коробку.

Новый рекорд с запутанными квантовыми битами — ScienceDaily

В 1935 году физик Эрвин Шредингер поставил мысленный эксперимент с квантовым котом, в котором кот заключен в ящик вместе с радиоактивным образцом, детектором и смертоносным количество яда. Если радиоактивный материал распадается, детектор срабатывает, и яд высвобождается. Особенность в том, что по правилам квантовой механики, в отличие от повседневного опыта, неясно, мертва кошка или жива.И то и другое одновременно, пока экспериментатор не взглянет. Единственное состояние может быть получено только с момента этого наблюдения.

С начала 1980-х исследователи смогли реализовать эту суперпозицию квантовых состояний экспериментально в лаборатории, используя различные подходы. «Однако эти кошачьи состояния чрезвычайно чувствительны. Даже малейшие тепловые взаимодействия с окружающей средой вызывают их коллапс», — объясняет Томмазо Каларко из Forschungszentrum Jülich.Среди прочего, он играет ведущую роль в главной квантовой инициативе Европы — программе ЕС Quantum Flagship. «По этой причине в состояниях кота Шредингера можно реализовать только значительно меньшее количество квантовых битов, чем тех, которые существуют независимо друг от друга».

Из последних штатов ученые теперь могут контролировать более 50 в лабораторных экспериментах. Однако эти квантовые биты, или для краткости кубиты, не отображают особых характеристик кота Шредингера в отличие от 20 кубитов, которые команда исследователей создала с помощью программируемого квантового симулятора, тем самым установив новый рекорд, который все еще остается действительным, даже если учитываются другие физические подходы с оптическими фотонами, захваченными ионами или сверхпроводящими квантовыми цепями.

Эксперты из нескольких самых известных мировых институтов объединили свои усилия для разработки эксперимента. Помимо исследователей Юлиха, в исследовании участвовали ученые из многих ведущих американских университетов — Гарварда, Беркли, Массачусетского технологического института и Калифорнийского технологического института, а также из итальянского Университета Падуи.

«Кубиты в состоянии кошки считаются чрезвычайно важными для развития квантовых технологий», — объясняет Цзянь Цуй. «Секрет огромной эффективности и производительности, ожидаемой от квантовых компьютеров будущего, кроется в этой суперпозиции состояний», — говорит физик из Института Питера Грюнберга в Юлихе (PGI-8).

Классические биты в обычном компьютере всегда имеют только одно определенное значение, например, состоящее из 0 и 1. Следовательно, эти значения можно обрабатывать только побитно, одно за другим. Кубиты, которые имеют несколько состояний одновременно из-за принципа суперпозиции, могут хранить и обрабатывать несколько значений параллельно за один шаг. Здесь решающее значение имеет количество кубитов. С горсткой кубитов далеко не уедешь. Но с 20 кубитами количество наложенных состояний уже превышает миллион.А 300 кубитов могут хранить одновременно больше чисел, чем частиц во Вселенной.

Новый результат в 20 кубитов теперь немного приближается к этому значению после того, как старый рекорд в 14 кубитов оставался неизменным с 2011 года. Для своего эксперимента исследователи использовали программируемый квантовый симулятор, основанный на массивах ридберговских атомов. В этом подходе отдельные атомы, в данном случае атомы рубидия, захватываются лазерными лучами и удерживаются на месте рядом друг с другом. Этот метод также известен как оптический пинцет.Дополнительный лазер возбуждает атомы до тех пор, пока они не достигнут ридберговского состояния, в котором электроны находятся далеко за пределами ядра.

Этот процесс довольно сложен и обычно занимает слишком много времени, так что хрупкое состояние кошки разрушается еще до того, как его можно будет измерить. Группа в Юлихе предоставила свой опыт в области квантового оптимального управления для решения этой проблемы. Путем умного включения и выключения лазеров с нужной скоростью они ускорили процесс подготовки, что сделало возможным этот новый рекорд.

«Мы практически раздули некоторые атомы до такой степени, что их атомные оболочки сливаются с соседними атомами, образуя одновременно две противоположные конфигурации, а именно возбуждения, занимающие все четные или нечетные позиции», — объясняет Цзянь Цуй. «Это заходит так далеко, что волновые функции перекрываются, как в аналогии с котом Шредингера, и мы смогли создать суперпозицию противоположных конфигураций, которая также известна как состояние Гринбергера-Хорна-Цайлингера».

Их успехи в квантовых исследованиях были дополнены усилиями китайской исследовательской группы, которые также были опубликованы в текущем выпуске Science .Используя сверхпроводящие квантовые схемы, исследователям удалось создать 18 кубитов в состоянии Гринбергера-Хорна-Цайлингера, что также является новым рекордом для этого экспериментального подхода.

История Источник:

Материалы предоставлены Forschungszentrum Juelich . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Собственный трубопровод Шредингера помогает заключить сделку по открытию молекулы на сумму 2,7 миллиарда долларов с BMS

Как и AstraZeneca, Bayer и Sanofi до этого, Bristol Myers Squibb теперь привлекла разработчика моделирования молекул Шредингера для сотрудничества по открытию лекарств, охватывающего множество областей заболеваний.

Тем не менее, их сделка также включает в себя две биологические цели из полностью принадлежащих Шредингеру программ исследований и разработок — HIF-2α при раке почки, а также опухоли, вызванные SOS1 и KRAS, обе на ранней стадии открытия, которые компания могла бы передать за возможные клинические испытания.

Серийный партнер Big Pharma получит аванс в размере 55 миллионов долларов, при этом BMS обязуется выплатить до 2,7 миллиардов долларов в виде промежуточных платежей, связанных с успехом на разных этапах разработки.Шредингер будет иметь право на получение гонорара за любые коммерческие методы лечения, но он также покроет стоимость самой ранней исследовательской работы.

Взамен BMS получит эксклюзивные всемирные права на молекулы-кандидаты, производимые платформой облачных вычислений Schrödinger, цель которой — предсказать, насколько хорошо потенциальное лекарство повлияет на целевой белок, помогая оптимизировать его химические свойства до того, как компания приступит к более дорогостоящей задаче доказательства. стоит в клинике.

СВЯЗАННЫЙ: Schrödinger, Google Cloud для обеспечения массовых параллельных вычислений для глобальной инициативы COVID-19

«Мы видим огромный потенциал в объединении нашего опыта в области открытия лекарств с глубоким опытом Bristol Myers Squibb в разработке и коммерциализации», — сказала Карен Акинсанья, главный ученый-биомедик Шредингера и руководитель отдела исследований и разработок.

Три дополнительные цели не были раскрыты, но будут включать лечение неврологических и иммунологических заболеваний.

СВЯЗАННЫЙ: После сделки с AstraZeneca, Санофи, Шредингер объединяется с Bayer, чтобы ускорить работу с наркотиками

В прошлом году Schrödinger собрал 110 миллионов долларов, чтобы помочь запустить собственный процесс разработки лекарств, который на сегодняшний день охватывает рак пищевода, легких, груди, поджелудочной железы и яичников, а также резистентные или рецидивирующие лимфомы. С тех пор компания стала публичной и провела IPO на 232 миллиона долларов для поддержания работы, продолжая углубляться в биомедицинские исследования и разработки.

Между тем, BMS недавно подписала аналогичную сделку с insitro на использование платформы на базе искусственного интеллекта последней для создания моделей стволовых клеток для исследований бокового амиотрофического склероза (БАС) и лобно-височной деменции. Это включает авансовый платеж в размере 50 миллионов долларов плюс до 2 миллиардов долларов на этапах успешного лечения БАС.

Запутанное состояние атома-света реализует парадоксальный мысленный эксперимент Эрвина Шредингера

Мертвые и живые: кот Шредингера связан с атомом.Если атом возбужден, кошка жива. Если он разложился, кошка мертва. В эксперименте световой импульс представляет два состояния (пика) и может находиться в суперпозиции обоих, как кошка. Фото: Кристоф Хоманн, Инициатива по наносистемам, Мюнхен (NIM)

Старый мысленный эксперимент теперь предстает в новом свете. В 1935 году Эрвин Шредингер сформулировал мысленный эксперимент, призванный уловить парадоксальную природу квантовой физики. Группа исследователей во главе с Герхардом Ремпе, директором отдела квантовой динамики в Институте квантовой оптики Макса Планка, реализовала оптическую версию мысленного эксперимента Шредингера в лаборатории.В этом случае импульсы лазерного света играют роль кошки. Идеи, полученные в результате проекта, открывают новые перспективы для улучшенного контроля оптических состояний, которые в будущем могут быть использованы для квантовой связи.

«Согласно идее Шредингера, микроскопическая частица, такая как одиночный атом, может существовать одновременно в двух разных состояниях. Это называется суперпозицией.Более того, когда такая частица взаимодействует с макроскопическим объектом, они могут «запутаться», и макроскопический объект может оказаться в состоянии суперпозиции. Шредингер предложил пример кошки, которая может быть как мертвой, так и живой, в зависимости от того, распался ли радиоактивный атом — понятие, которое явно противоречит нашему повседневному опыту », — объясняет профессор Ремпе.

Чтобы реализовать этот философский мысленный эксперимент в лаборатории, физики обратились к различным модельным системам.Реализованный в этом случае следует схеме, предложенной теоретиками Ванга и Дуаня в 2005 году. Здесь суперпозиция двух состояний оптического импульса служит кошкой. Экспериментальные методы, необходимые для реализации этого предложения, в частности оптический резонатор, были разработаны группой Ремпе за последние несколько лет.

Тест на область квантовой механики

Исследователи, участвовавшие в проекте, изначально скептически относились к возможности создания и надежного обнаружения таких квантово-механически запутанных состояний кошки с помощью доступной технологии.Основная трудность заключалась в необходимости минимизировать оптические потери в их эксперименте. Как только это было достигнуто, все измерения подтвердили предсказание Шредингера. Эксперимент позволяет ученым исследовать сферу применения квантовой механики и разрабатывать новые методы квантовой связи.

Лаборатория Института Макса Планка в Гархинге оснащена всем необходимым для проведения современных экспериментов в области квантовой оптики. Вакуумная камера и высокоточные лазеры используются для изоляции одиночного атома и управления его состоянием.В основе установки лежит оптический резонатор, состоящий из двух зеркал, разделенных щелью шириной всего 0,5 мм, через которую может быть захвачен атом. Лазерный импульс подается в резонатор и отражается, тем самым взаимодействуя с атомом. В результате отраженный свет запутывается с атомом. Выполняя подходящие измерения на атоме, оптический импульс может быть подготовлен в состоянии суперпозиции, как и у кота Шредингера. Особенностью эксперимента является то, что запутанные состояния могут генерироваться детерминированно.Другими словами, состояние кошки создается в каждом испытании.

«Нам удалось сгенерировать состояния летающих оптических кошек и продемонстрировать, что они ведут себя в соответствии с предсказаниями квантовой механики. Эти открытия доказывают, что наш метод создания состояний кошек работает, и позволили нам исследовать основные параметры», — говорит Ф. .D. студент Стефан Велте.

Целый зоопарк состояний для квантовой коммуникации будущего

«В нашей экспериментальной установке нам удалось создать не только одно конкретное состояние кошки, но и произвольно много таких состояний с разными фазами суперпозиции — так сказать, целый зоопарк.Эта возможность в будущем может быть использована для кодирования квантовой информации », — добавляет Бастиан Хакер.

«Кот Шредингера изначально был заключен в коробку, чтобы избежать любого взаимодействия с окружающей средой. Наши оптические состояния кошки не заключены в коробку. Они свободно распространяются в космосе. Тем не менее, они остаются изолированными от окружающей среды и сохраняют свои свойства на больших расстояниях. В будущем мы могли бы использовать эту технологию для построения квантовых сетей, в которых состояния летающих оптических кошек передают информацию », — говорит Герхард Ремпе.Это подчеркивает важность последнего достижения его группы.


Предлагаемый тест квантовых мер суперпозиции «квантовое возрождение»
Дополнительная информация: Bastian Hacker et al. Детерминированное создание запутанных состояний Шредингера-кота атом – свет, Nature Photonics (2019).DOI: 10.1038 / s41566-018-0339-5 Предоставлено Общество Макса Планка

Ссылка : Состояние запутанного атома и света реализует парадоксальный мысленный эксперимент Эрвина Шредингера (2019, 22 января) получено 29 октября 2021 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *