Теория кота шредингера краткая: Кот Шредингера: суть простыми словами

Мысленный эксперимент, известный как кот Шредингера, является одним из самых известных и неправильно понятых понятий в квантовой механике. Глубоко задумавшись об этом, исследователи пришли к захватывающему пониманию физической реальности.

Кто придумал кота Шредингера?

Австрийский физик Эрвин Шредингер, который помог основать дисциплину квантовой механики, впервые задумал свою кошачью головоломку в 1935 году как комментарий к проблемам, изначально поставленным светилом Альбертом Эйнштейном, согласно статье в Quanta Magazine.

Развивая свое новое понимание субатомного царства, большинство коллег Эйнштейна и Шредингера осознали, что квантовые сущности демонстрируют чрезвычайно странное поведение. Датский физик Нильс Бор отстаивал понимание того, что такие частицы, как электроны, не обладали четко определенными свойствами, пока они не были измерены. До этого частицы существовали в так называемой суперпозиции состояний с, например, 50% -ной вероятностью ориентации «вверх» и 50% -ной вероятностью ориентации «вниз».

Эйнштейну, в частности, не понравилось это нерешительное объяснение. Он хотел знать, как именно Вселенная знает, что кто-то что-то измеряет. Шредингер подчеркнул эту нелепость своей пресловутой концептуальной кошкой. Шредингер написал в статье 1935 года «Современная ситуация в квантовой механике». Аппарат состоит из коробки с запечатанным флаконом с цианидом, над которым подвешен молоток, прикрепленный к счетчику Гейгера, направленный на небольшой кусочек умеренно радиоактивного урана. ,Внутри коробки также есть котенок (и помните, это мысленный эксперимент, который фактически никогда не проводился).

Коробка запечатана, и эксперимент оставлен для выполнения в течение определенного количества времени, возможно часа. В этот час уран, частицы которого подчиняются законам квантовой механики, имеет некоторый шанс испускать излучение, которое затем будет улавливаться счетчиком Гейгера, который, в свою очередь, выпустит молоток и разбьет флакон, убив кота. отравлением цианидом.

По мнению таких людей, как Бор, до тех пор, пока ящик не будет открыт и состояние кота не будет «измерено», он будет оставаться в суперпозиции как живых, так и умерших. Такие люди, как Эйнштейн и Шредингер, воздерживались от такой возможности, которая не соответствует всему, что говорит нам наш обычный опыт — кошки либо живы, либо мертвы, но не оба одновременно.

«Физике [Q] uantum не хватало важного компонента, рассказа о том, как она соотносится с вещами в мире», — писал научный журналист Адам Беккер в своей книге «Что реально?» (Basic Books, 2018).«Как феноменальное количество атомов, управляемое квантовой физикой, порождает мир, который мы видим вокруг нас?»

Реален ли кот Шредингера?

Кошка Шредингера — это суть того, что было странным в интерпретации Бора реальности: отсутствие четкой разделительной линии между квантовой и повседневной сферами. Хотя большинство людей думают, что это является примером в поддержку частиц, у которых отсутствуют четко определенные свойства, пока они не измерены, первоначальное намерение Шредингера было прямо противоположным — показать, что такая идея была бессмысленной.Тем не менее, в течение многих десятилетий физики в значительной степени игнорировали эту проблему, переходя к другим затруднениям.

Но начиная с 1970-х годов, исследователи смогли показать, что квантовые частицы могут быть созданы в состояниях, которые всегда соответствуют друг другу — поэтому, если одна демонстрирует ориентацию «вверх», другая будет «вниз» — явление, которое Шредингер называется запутывание. Такая работа была использована для поддержки появляющейся области квантовых вычислений, которая обещает производить вычислительные машины, которые намного быстрее, чем современные технологии.

В 2010 году физикам также удалось создать реальную версию кошки Шрёдингера, хотя и без фелицида (так называемое убийство котенка). Ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре создали резонатор, в основном крошечный камертон, размером с пиксель на экране компьютера. Они помещают его в суперпозицию, в которой он одновременно колеблется и не колеблется, показывая, что относительно большие объекты могут занимать причудливые квантовые состояния.

Более поздние эксперименты поместили группы до 2000 атомов в двух разных местах одновременно, еще больше размывая разделительную линию между микроскопическим и макроскопическим.В 2019 году исследователям из Университета Глазго даже удалось сфотографировать запутанные фотоны с помощью специальной камеры, которая делала снимки каждый раз, когда фотон обнаруживался с запутанным партнером.

Хотя физикам и философам еще предстоит договориться о том, как думать о квантовом мире, идеи Шредингера дали много плодотворных исследовательских возможностей и, вероятно, будут продолжаться в обозримом будущем.

Дополнительные ресурсы:

парадокс кота Шредингера: кто убил кота?

Существует известная цитата, часто приписываемая Ричарду Фейнману, которая гласит: «Если вы думаете, что понимаете квантовую механику, вы не поняли квантовую механику». Сегодня это так же верно, как и почти 50 лет назад, и это прекрасно иллюстрирует парадокс Шредингеровского кота.

Несмотря на невероятные достижения в технологии, достигнутые благодаря нашему очевидному «пониманию» предмета, например, лазерам, мобильным телефонам и т. Д., Мы все еще не приблизились к настоящему пониманию этого.

Мы эволюционировали, чтобы видеть мир сквозь призму уверенности, вещи имеют место, а причины имеют последствия. Это была одна из основных заповедей классической ньютоновской физики, но, похоже, она полностью разрушается в квантовом мире.

Развитие квантовой механики буквально поместило гранату под старые идеи физики. Похоже, что материя может находиться в двух местах одновременно, может появиться из ниоткуда, она может взаимодействовать и мгновенно появляться / исчезать на больших расстояниях без всякой причины — жуткая!

Многие великие умы мира были поставлены перед задачей решения этой загадки с различными постулированными интерпретациями.Наиболее выдающимся среди них является Копенгагенская интерпретация.

Именно эту версию мы можем поблагодарить за теперь увековеченный мысленный эксперимент Шредингеровского кошачьего парадокса.

Что такое парадокс кота Шредингера?

В попытке правильно объяснить принцип Шредингер использовал аналогию, чтобы раскрыть нелепую природу Копенгагенской интерпретации. Эрвин попросил третьи стороны представить себе кошку, немного яда во флаконе, счетчик Гейгера, радиоактивный материал и курок, запечатанный в непрозрачной стальной коробке или контейнере.

Радиоактивный материал был крошечным, но достаточным для того, чтобы счетчик Гигера мог обнаружить его с вероятностью 50/50. Если это произойдет, молот упадет и разбьет контейнер с ядом — убив несчастного кошачьего.

Так как система была запечатана и не могла быть видна снаружи, текущее состояние системы радиоактивного материала кота-Гейгера-яда-молотка было неизвестно. Когда и только когда запечатанный контейнер был открыт, наблюдатель узнает истинную природу системы.

По сути, это был способ визуализации распада системы в одну из двух возможных конфигураций. До этого времени кошка существовала бы в подвешенном состоянии между жизнью и смертью.

Итак, если вас когда-нибудь спросят, кто убил кошку — это был вы (если вы открыли коробку).

Копенгагенская интерпретация была принципиально ошибочной в соответствии с Шредингером

Квантовая механика, вероятно, самая успешная научная теория всех времен. Это позволило физикам, химикам и другим ученым открыть новые области исследований и создать новые и передовые технологии благодаря пониманию поведения атомов.

Но, подобно большому обоюдоострому мечу, он также создал много проблем для нашего понимания мира и вселенной вокруг нас. Многие из представлений и результатов, которые она дает, казалось, нарушали фундаментальные законы физики, которые сохранялись на протяжении веков.

Метафизические интерпретации квантовой механики предназначены для того, чтобы попытаться объяснить и, что более важно, объяснить эти очевидные нарушения.

Одной из первых попыток овладеть квантовым миром была Копенгагенская интерпретация.Он был основан датским физиком Нильсом Бором, Вернером Гейзенбергом, Максом Борном и другими известными физиками-атомщиками того времени.

Интересно, что Гейзенберг и Бор часто не соглашались с тем, как интерпретировать математическую формализацию квантовой механики. Бор даже дошел до того, что дистанцировался от «субъективных интерпретаций» Гейзенберга в том виде, в каком он его видел.

Также сам термин «копенгагенская интерпретация» никогда не использовался группой физиков. Он был придуман для того, чтобы выступать в качестве ярлыка со стороны сверстников, которые не согласились с идеей Бора о взаимодополняемости, а также с тем, что они считали общими чертами интерпретации Бора-Гейзенберга в 1920-х годах.

Сегодня «Копенгагенская интерпретация» используется как синоним индетерминизма, принципа соответствия Бора, статистической интерпретации Борном волновой функции и интерпретации Бора некоторых атомных явлений.

Термин, как правило, начал появляться, когда начали появляться альтернативные подходы. Подход Дэвида Бома к скрытым переменным и Высшая Эвереттская интерпретация «Многие в мире» являются яркими примерами, которые возникли, чтобы бросить вызов монополии, которую сделала «Копенгагенская интерпретация».

Представляется также, что термин «Копенгагенская интерпретация» был первоначально приписан Вернеру Гейзенбергу из его серии лекций в 1950-х годах, выступающих против новых «выскочивших» интерпретаций. Лекции с этой фразой также появились в сборниках сочинений Гейзенберга 1958 года, , физике и философии .

Кем был Эрвин Шредингер?

Эрвин Шредингер был лауреатом Нобелевской премии по физике, который родился в Вене в году в августе 1887 года в году.Эрвин наиболее известен своими работами в области квантовой физики, в частности квантовой теории.

После службы в армии во время Первой мировой войны он посещал Цюрихский университет в 1921 гг. Он оставался там шесть лет.

В 1926, за шестимесячный период и в возрасте 39 лет, он выпустил серию работ, которые заложили основы квантовой волновой механики. В этих основополагающих работах он описал свое уравнение в частных производных.

Это уравнение является основным уравнением квантовой механики и так же важно для механики атома, как уравнения Ньютона для планетарной астрономии.

Его самая известная работа была его мысленным экспериментом 1935 года , «Парадокс кота Шредингера», который пытался объяснить ошибочную распространенную интерпретацию квантовой суперпозиции.

В то время в Копенгагенской интерпретации говорилось, что объект в физической системе может существовать во всех возможных конфигурациях одновременно. Однако, как только система наблюдалась, это состояние разрушалось, заставляя наблюдаемый объект мгновенно «фиксироваться» в одной из нескольких комбинаций.

Шредингер принципиально не согласился с этой интерпретацией и намеревался все исправить.

Он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1933 .

Кот Шредингера мертв или жив?

«Если вы положите кошку в коробку, и если нет никакого способа сказать, что делает кошка, вы должны относиться к ней так, как будто она делает все возможные вещи — живым и мертвым — одновременно, «сказал Эрик Мартелл, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Милликин в National Geographic.

Поскольку это, конечно, совершенно нелепо, крупные объекты могут быть только в одном состоянии — поэтому квантовая суперпозиция, по-видимому, не применима к крупным объектам, таким как кошки. В конце концов, живые организмы могут быть только живыми или мертвыми, но не одновременно оба — отсюда и парадокс.

«Если вы пытаетесь делать прогнозы и предполагаете, что знаете состояние кошки, вы [вероятно] ошибетесь. Если, с другой стороны, вы предполагаете, что она находится в комбинации всех возможных состояний что это может быть, вы будете правы.«Расширение Эрик.

Благодаря этому мыслительному эксперименту Эрвин успешно показал, что Копенгагенская интерпретация должна быть изначально ошибочной. Это полностью противоречит его первоначальному замыслу.

С тех пор современная квантовая физика показала, что квантовая суперпозиция существует в субатомных частицах, таких как электроны, ее нельзя применять к более крупным объектам.

Забудьте о коте Шредингера, в городе появился новый котенок

Еще в 1996 году ученых из Национального института стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, смогли создать «котенка Шредингера». Об этом сообщается в томе Science.

Они смогли возбудить атом в состояние суперпозиции квантовых состояний. Тогда можно было разделить эти два состояния так, чтобы атом появлялся в двух разных физических местах одновременно.

В 2013 году другая команда смогла выполнить подобный трюк, кроме этого времени с фотонами. Они соединили сотни миллионов фотонов через явление запутывания.

Команда использовала полупрозрачное зеркало, чтобы поместить один фотон в смесь двух квантовых состояний. Одно состояние для фотонов, которые прошли через зеркало, и другое для тех, которые были отражены — они были затем запутаны.

Затем лазеры использовались для усиления одного из состояний, чтобы распространить его на сотни миллионов фотонов.Затем он был восстановлен до первоначального однофотонного состояния, и измерения были проведены в течение всего периода времени, чтобы подтвердить, что запутывание имело место в течение всего эксперимента.

Исследователи говорят, что это представляет собой первое запутывание между микроскопическим и макроскопическим объектом.

Эти эксперименты являются попыткой найти разрыв, если он существует, между микро и макро масштабами объекта и, таким образом, найти пределы квантового царства.

«Есть ли граница между микро и макро, или квантовая механика применима ко всем масштабам?» спросил Александр Львовский из Университета Калгари в Альберте, Канада, и Российского Квантового Центра в Москве в статье «Новый ученый» 2013 года.

Другие предыдущие эксперименты также пытались найти границу, но с другого конца шкалы. Один из использованных двух 3-миллиметровых бриллиантов запутался.

У другого был барабан размером с песчинку, подчиненный принципу неопределенности, согласно которому нельзя одновременно определить точное положение и импульс квантовой частицы.

Что было открытием Шредингера?

До работы Шредингера второй закон Ньютона ( F = ma ) использовался для прогнозирования пути, по которому физическая система будет следовать со временем (с учетом набора начальных условий).

Решая это уравнение, вы получаете положение и импульс физической системы как функцию внешней силы — F. Однако это только один снимок во времени. Мало что изменится еще на несколько сотен лет, пока великий Макс Планк не квантует свет.

Эйнштейн будет основываться на этом, чтобы показать связь между энергией и фотоном. Он также предложил идею, что энергия фотона должна быть пропорциональна его частоте.

Луи де Бройль еще больше продвинул этот принцип и постулировал, что материя, а не только свет, также страдает от так называемой дуальности волновых частиц.Он смог показать, что, пока они распространяются со своими аналогами частиц, электроны образуют стоячие волны.

Это означало, что возможны только дискретные частоты вращения при движении вокруг ядра атома с квантованными орбитами, соответствующими дискретным энергетическим уровням.

Физик Питер Дейбе позже вдохновил бы Шредингера, сделав необдуманный комментарий, что, если частицы ведут себя как волны, они должны соответствовать некоторой форме волнового уравнения. Это было сделано в 1925 гг. Во время одной из лекций Эрвина Шредингера по волновой теории де Бройля.

Насмешливо он заявил, что теория «ребяческая», потому что «для правильной работы с волнами нужно иметь волновое уравнение».

Источник: Nerdacity / YouTube

Что такое уравнение Шредингера?

В новаторских работах Шредингера по квантовой форме волны в 1926 гг. он ввел самое фундаментальное уравнение в науке о субатомной физике, известное как квантовая механика. С тех пор он был увековечен уравнением имени Шредингера.

Это уравнение по существу является линейным уравнением в частных производных, которое описывает эволюцию во времени волнового уравнения системы или функции состояния.Это. поэтому описывает форму волн или волновых функций, которые определяют движение мелких частиц.

Волновая функция — это фундаментальный компонент квантовой механики, который определяет систему в каждой пространственной позиции и времени.

Он также пытается определить, как эти волны подвержены влиянию внешних факторов или влиянию. Это уравнение также описывает изменения во времени физической системы, в которой квантовые эффекты, такие как дуальность волны и частицы, являются основным компонентом.

Уравнение было установлено как правильное, применяя его к атому водорода.

Дается: —

Где;

i — единичное мнимое число,

ℏ — постоянная Планка,

Ψ — волновая функция (или вектор состояния), а

H — гамильтонов оператор.

Уравнение Шредингера также может быть получено из сохранения энергии: —

Почему мы используем уравнение Шредингера?

Уравнение Шредингера является центральным уравнением нерелятивистской квантовой механики.Он также количественно определяет динамику элементарных частиц так называемой Стандартной модели (при условии, что они имеют скорости, не превышающие свет и не подвержены существенному влиянию гравитации).

Он применяется в подавляющем большинстве микроскопических ситуаций, которыми в настоящее время занимаются физики.

У этого есть другие широкие заявления от квантовой теории поля, которая комбинирует специальную относительность с квантовой механикой.

Другие важные теории, такие как квантовая гравитация и теория струн, также не модифицируют уравнение Шредингера.

Разработка и публикация этого уравнения и его решений были очень реальным прорывом в мышлении в физике. Это был первый в своем роде проект, решения которого привели к неожиданным и неожиданным последствиям.

Знания, которые открыло это уравнение, позволили нам построить электрические приборы и компьютеры.

Будучи краеугольным камнем современной квантовой физики, которая является микроскопической теорией материи, уравнение Шредингера в той или иной форме встречается в большинстве современных проблем физики сегодня.

Что такое волновая функция Шредингера?

Знаменитый парадокс кота Шредингера используется для иллюстрации положения квантовой механики о природе волновых частиц.

«То, что мы обнаружили в конце 1800-х и начале 1900-х годов, это то, что действительно крошечные вещи не подчинялись законам Ньютона», — говорит Мартелл. «Таким образом, правила, которые мы использовали для управления движением шара, человека или автомобиля, не могли быть использованы для объяснения того, как работает электрон или атом».

Это сводится к принципу волновой функции.Это лежит в основе квантовой теории и используется для описания субатомных частиц (электронов, протонов и т. Д.).

Волновая функция используется для описания всех возможных состояний этих частиц, включая такие вещи, как энергия, импульс и положение. Следовательно, существует комбинация всех возможных волновых функций частиц.

«Волновая функция для частицы говорит, что есть некоторая вероятность того, что она может находиться в любой разрешенной позиции. Но вы не можете обязательно сказать, что знаете, что она находится в определенной позиции, не наблюдая ее.Если вы поместите электрон вокруг ядра, он может иметь любое из разрешенных состояний или положений, если только мы не смотрим на него и не знаем, где он находится », — объясняет Мартелл.

Это именно то, что Эрвин пытался проиллюстрировать своим парадоксом. Хотя верно, что в любой ненаблюдаемой физической системе вы не можете гарантировать, что что-то делает, вы можете сказать, что она попадает между определенными переменными, даже если некоторые из них крайне маловероятны. Телепортация может быть закрыта

Университет Пердью и Университет Цинхуа в настоящее время работают над тем, чтобы телепортация стала реальностью.Длинные вещи научной фантастики, если они успешны, ежедневные поездки на работу могут быть делом прошлого.

Исследователи в этих учреждениях экспериментируют с фактической попыткой телепортировать микроорганизмы на основе принципов, изложенных в знаменитом мысленном эксперименте Шредингера.

Они работают над методом размещения организмов субъекта на электромеханической мембране генератора. Это затем охладит и аппарат, и микроорганизмы в криогенном состоянии.

Делая это, он будет находиться в состоянии суперпозиции, открывая теоретическую возможность квантовой телепортации.Оказавшись там, сверхпроводящий контур должен позволять транспортировать внутреннее вращение объектов другому целевому организму.

Аппарат также включает в себя магнитно-резонансный силовой микроскоп (MFRM) для обнаружения внутреннего спина в организме и его активного изменения. В случае успеха, и они могут привести микоплазму в состояние суперпозиции и изменить ее состояние, будет заложена основная основа для будущей телепортации.

Другой предыдущий эксперимент уже установил, что мембрана генератора может быть переведена в состояние суперпозиции.В , 2015, эксперименте, проведенном в Университете науки и технологии Китая, удалось продемонстрировать фотоны, имеющие несколько степеней квантовой свободы.

Хотя это исследование не смогло телепортировать организм, телепортация «памяти» из одного места в другое является большим шагом вперед для потенциальной крупномасштабной телепортации, такой как люди.

Квантовый мир до сих пор загадывает физиков сегодня

На сегодняшний день существует несколько интерпретаций, которые были постулированы некоторыми из величайших умов на планете.Каждый пытается объединить квантовый и макро мир вокруг нас.

33 физика и философа попросили назвать своих фаворитов среди них. В 2011, годах на конференции в Австрии на тему «Квантовая физика и природа реальности» они проголосовали за нее. Вот результаты (любезно предоставлены NewScientist).

Обратите внимание, что они в обратном порядке, и общий процент превышает 100% (105% — они могли бы голосовать несколько раз) — насколько уместно.

Последнее место: Интерпретация де Бройля-Бома

Голосов: 0

Проценты: 0%

При общем количестве нулевых голосов интерпретация де Бройля и Бома в последние годы серьезно отвергается. ,Даже Эйнштейну это нравилось, но его поддержка со временем ослабла.

Совместное 5-е место: Квантовый байесианство

Голосов: 2

Процент: 6%

Квантовый байесианство утверждает, что квантовая неопределенность только в наших умах. Хорошая аналогия в том, что 50% -ая вероятность дождя мгновенно преобразуется в 100% -ный дождь или нет, когда вы открываете занавески.

Другими словами, мы несовершенны, а не квантовый мир.

Совместное 5-е место: Реляционная квантовая механика

Голосов: 2

Процент: 6%

Детство Карло Ровелли, Реляционная квантовая механика, основано на работе теории относительности Эйнштейна.Вариант идеи квантовой странности, он постулирует, что вы никогда не сможете владеть всеми фактами.

Таким образом, ни один наблюдатель не может знать обо всем, что происходит, и фактически является частью любого проведенного измерения.

Четвертое место: объективный коллапс

Голосов: 3

Процент: 9%

Объективный коллапс постулирует, что квантовая природа объекта меняется спонтанно, все время. Чем больше вещей, тем быстрее это происходит — немного похоже на радиоактивный распад.

Это может даже объяснить темную энергию, время и то, почему у нас вообще есть масса, если это правда.

3-е место: многие миры

Голосов: 6

%: 18%

На третьем месте идет интерпретация многих миров. Идея состоит в том, что когда что-то наблюдается, оно разделяет реальность на столько параллельных миров, сколько есть вариантов.

Первоначально был предложен в 1950-х годах и в последнее время немного возродился благодаря теории мультивселенной.

2-е место: информационная интерпретация

Голосов: 8

Процент: 24%

Идея интерпретации информации заключается в том, что основной «валютой» реальности является информация, а не материал. Когда квантовый объект наблюдается, некоторая информация извлекается, приводя его в состояние.

Победитель: Копенгагенская интерпретация

Голосов: 14

Процент: 42%

Да, мы знаем, но это по-прежнему одна из самых доминирующих интерпретаций, имеющих дело с квантовой странностью.В разговорной речи называемый вариант «заткнись и вычисли», он фактически говорит о том, что квантовый мир по сути неизвестен.

По сути, когда вы наблюдаете квантовое состояние, вы заставляете его «коллапсировать» в одно или другое состояние. Для критиков, таких как Шредингер, это вообще не объяснение.

Другие интересные ресурсы о шредингеровском коте

Что такое жизнь? с умом и материей и автобиографическими очерками — Эрвин Шредингер

В поисках кошки Шредингера — Джон Гриббин

Трилогия кошек Шредингера — Дана Рейнольдс

.

Кот Шредингера — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия Кошка со счетчиком Гейгера и небольшим количеством яда в запечатанной коробке. Квантовая механика говорит, что через некоторое время кошка жива и мертва. Человек, заглядывающий в коробку, найдет кота живым или мертвым, однако предполагается, что он жив и мертв, прежде чем вы заглянете в коробку. Фигура кошки в натуральную величину в саду Хуттенштрассе 9, Цюрих, где Эрвин Шредингер жил 1921 — 1926 гг. В зависимости от условий освещения, кошка кажется либо живой, либо мертвой.

Кот Шредингера — это мысленный эксперимент о квантовой физике. Эрвин Шредингер предложил это в 1935 году в ответ на копенгагенскую интерпретацию квантовой физики.

Шредингер писал: ^{[1] [2]}

Можно даже создать довольно нелепые случаи. Кошка заперта в стальной камере вместе со следующим устройством (которое должно быть защищено от прямого вмешательства кошки): в счетчике Гейгера есть крошечный кусочек радиоактивного вещества, настолько маленький, что, возможно, в ходе за час распадается только один из атомов, но также с равной вероятностью, возможно, ни один; если это произойдет, контртрубка разряжается и через реле выпускает молот, который разбивает небольшую колбу синильной кислоты.Если оставить всю эту систему себе на час, можно сказать, что кошка все еще живет, если при этом ни один атом не распался. Пси-функция всей системы могла бы выразить это, добавив в нее живого и мертвого кота (простите за выражение) в равных частях.

Типичным для этих случаев является то, что неопределенность, изначально ограниченная атомным доменом, превращается в макроскопическую неопределенность, которая затем может быть решена путем прямого наблюдения.Это мешает нам так наивно принимать за действительную «размытую модель» для представления реальности. Само по себе это не будет воплощать ничего неясного или противоречивого. Существует разница между шаткой или не сфокусированной фотографией и снимком облаков и туманов.

— Эрвин Шредингер, Die gegenwärtige Ситуация в Квантовой механике (Современная ситуация в квантовой механике) , Naturwissenschaften
(перевод Джона Д. Триммера в Слушаниях Американского философского общества)

Проще говоря, Шредингер заявил, что если вы поместите кошку и что-то, что может убить кошку (радиоактивный атом) в коробку, и запечатаете ее, вы не узнаете, мертв ли ​​кот или жив, пока не откроете коробку, поэтому что, пока коробка не была открыта, кошка была (в некотором смысле) и «живыми и мертвыми».Это используется для представления работы научной теории. Никто не знает, является ли какая-либо научная теория правильной или неправильной, пока упомянутая теория не может быть проверена и доказана. ^[3]

Физику можно разделить на два типа; классическая физика и квантовая механика. Классическая физика объясняет большинство физических взаимодействий, например, почему мяч отскакивает, когда падает. Его также можно использовать для прогнозирования физических взаимодействий, например, того, что произойдет, когда вы уроните мяч. Однако есть некоторые физические взаимодействия, которые он не объясняет; например, как свет можно превратить в электричество.Квантовая механика предоставляет физикам возможность объяснить, почему это происходит.

Копенгагенская интерпретация используется для объяснения того, что происходит с самой маленькой частью атома (субатомной частицей), не глядя на нее (наблюдая за ней или измеряя ее). Математика используется, чтобы показать, насколько вероятно, что что-то случится с частицей. Частица может быть описана как 50% -ая вероятность быть в одном месте в одно время, или 50% -ая вероятность быть в одном месте в другое время. Это также может быть выражено в виде графика (или волновой формы).Это очень удобно при расчете квантовой физики.

Однако единственный способ быть на 100% уверенным в том, где находится частица, — это наблюдать за ней. До момента, когда вы наблюдаете это, Копенгагенская интерпретация говорит, что частица есть, а ее нет. Только когда вы наблюдаете частицу, вы узнаете, есть она там или нет.

Хотя это имеет смысл в квантовой физике, это не имеет смысла в классической (реальной) физике.

Шредингер хотел показать, что такой подход к квантовой механике может привести к абсурдным ситуациям.Он разработал мысленный эксперимент.

Кошка находится в комнате, отделенной от внешнего мира.

Счетчик Гейгера, который подсчитывает количество радиоактивного распада и небольшого количества радиоактивного элемента в комнате.

В течение одного часа один из атомов радиоактивного материала может распасться (или сломаться из-за нестабильности материала), или нет.

Если материал сломается, он выпустит атомную частицу, которая поразит счетчик Гейгера, который выпустит ядовитый газ, который убьет кошку.

Вопрос теперь: в конце часа, кошка жива или мертва? Шредингер говорит, что согласно Копенгагенской интерпретации, пока дверь закрыта, кошка мертва и живы. Нет возможности узнать, пока не откроется дверь. Но, открыв дверь, человек вмешивается в эксперимент. Человек и эксперимент должны быть описаны со ссылкой друг на друга.

К , глядя на эксперимент в , человек оказал влияние на эксперимент, поэтому он может не дать нам правильный ответ.

Мысленный эксперимент был изобретен Шредингером для демонстрации глупости размышлений о квантовых состояниях для больших объектов. Это также упоминалось много раз в поп-культуре.

,

кот Шредингера: объяснение | IFLScience

Эрвин Шредингер родился в Вене 12 августа 1887 года и был удостоен Нобелевской премии по физике в 1933 году. Он наиболее известен своими работами по квантовой теории, в частности по поводу своего мысленного эксперимента с участием кошки, чтобы объяснить ошибочную интерпретацию квантовая суперпозиция.

Копенгагенская интерпретация квантовой механики по существу утверждает, что объект в физической системе может одновременно существовать во всех возможных конфигурациях, но наблюдение за системой вынуждает систему разрушаться и вынуждает объект перейти только в одно из этих возможных состояний.Шредингер не согласился с этой интерпретацией.

Так какое отношение это имеет к кошкам? Шредингер хотел, чтобы люди представили, что кошка, яд, счетчик Гейгера, радиоактивный материал и молот находятся внутри запечатанного контейнера. Количество радиоактивного материала было настолько незначительным, что в течение часа было обнаружено только 50/50 выстрелов. Если бы счетчик Гейгера обнаружил радиацию, молот разбил бы яд, убив кошку. Пока кто-то не открыл контейнер и не наблюдал за системой, было невозможно предсказать, будет ли результат кошки.Таким образом, пока система не упадет в одну конфигурацию, кошка будет существовать в состоянии суперпозиции зомби, будучи живым и мертвым.

Конечно, утверждал Шрёдингер, это было смешно. Квантовая суперпозиция не может работать с большими объектами, такими как кошки, потому что невозможно, чтобы организм был одновременно жив и мёртв. Таким образом, он рассуждал о том, что копенгагенская интерпретация должна быть изначально ошибочной. В то время как многие люди ошибочно полагают, что Шредингер поддержал предпосылку мысленного эксперимента, на самом деле он этого не сделал.Весь его смысл был в том, что это было невозможно.

Хотя верно, что современные эксперименты показали, что хотя квантовая суперпозиция действительно работает для крошечных вещей, таких как электроны, более крупные объекты должны рассматриваться по-разному.

Это видео от Sixty Symbols отлично объясняет парадокс кота Шредингера:

,