Schrödingerova mačka

Samotný štartér problémov.
Poézia reality
Veda
Ikona science.svg
Musíme vedieť.
Dozvieme sa.
  • Biológia
  • Chémia
  • Fyzika
Pohľad z
plecia obrov.
Aby som bol spravodlivý, pane, čo z toho má mačka?
—Dave Lister,Červený trpaslík

Schrödingerova koza kat je a myšlienkový experiment koncipovaný teoretickým fyzikom Erwinom Schrödingerom, zahŕňajúci a kat a kvantová mechanika . Akýkoľvek myšlienkový experiment, ktorý má zvoniť musí byť v pohode. Aj keď je to zaujímavá a skvelá myšlienka, musíme zdôrazniť, že tento myšlienkový experiment navrhol Schrödinger, aby ukázal, aké smiešne je použitie kvantovo-mechanických konceptov - konkrétne Kodanská interpretácia ktorý umožňuje celému nápadu „je to oboje v rovnakom čase“ - makroskopickým objektom.

Obsah

Experiment

Teraz moja mačka vždy trochu znervóznie, keď čítam o kvantovej fyzike.

Predstavte si mačku v a do ktorej nevidíme , alebo ako sám povedal Erwin, „napísaný v oceľovej komore s diabolským zariadením“.

V krabici s mačkou sú zapečatené liekovky s jedom a mechanizmus, ktorý fľaštičku rozlomí - čím mačku zabije - ak dôjde k emisii jadrového rozpadu z rádioaktívny je zistená vzorka. Predpokladá sa, že jadrová vzorka v tomto prípade funguje ako jeden atóm, takže namiesto neustáleho emitovania by emitovala raz, náhodne na základe jeho rozpadovej konštanty.

Experiment prebieha presne za polčas rozpadu rádioaktívnej vzorky, to znamená, že existuje rovnaká šanca, že dôjde k emisii alebo nie. Aj keď to nie je nevyhnutne potrebné, s pribúdajúcim časom sa zvyšuje pravdepodobnosť, že došlo k rozpadu a mačka je mŕtva. Kým nebude udalosť „pozorovaná“, nikto nevie, čo sa deje (mačka sa nejako nepočíta, pozri nižšie).

Pretože jadrový rozpad je kvantová udalosť a môže existovať ako superpozícia dvoch kvantových stavov, podľa Kodanskej interpretácie sa dá povedať, že mačka je tiež v superpozícii dvoch stavov - živý a mŕtvy . Jedná sa o dve podmienky, ktoré si zvyčajne myslíme ako vzájomne sa vylučujúce, ale kvôli povahe kvantovej mechaniky (a konkrétne aplikácii Kodanskej interpretácie) sú tieto dva štáty navzájom prepojené.obojeaani jedenzároveň. Použitím kvantového žargónu je osud mačky osudný zamotaný s procesom rozpadu. Kým neotvoríme krabicu apozorovaťVýsledkom je, že nevieme, v ktorom z týchto dvoch stavov sa mačka nachádza. Čo sa presne stane, keď sa krabica konečne otvorí, pozorujeme, že mačka je predmetom mnohých špekulácií, ale Vesmír prechádza zo stavu neistoty do stavu, ktorý obsahuje iba pozorovaný priebeh; mŕtvy alebo živá mačka. Či ten druhý možný tvar vlny sa zrútil the vesmír sa rozdelil s každou kópiou obsahujúcou jeden potenciálny priebeh , je hlavným bodom diskusie okolo tohto experimentu. Áno. Divné.

Problémy s experimentom

Som v ur boxe, zrútim sa wavfunctshun!

Tento myšlienkový experiment slúži na ukážku toho, ako je možné zvyčajne nepozorovateľné kvantové superpozičné stavy „extrapolovať“ na pozorovateľné javy veľkého rozsahu, hoci mnohí fyzici stále majú problémy s presnými podrobnosťami. Najlepšie je nebrať experiment doslovne a v nominálnej hodnote, pretože to môže viesť k extrémnym mylným predstavám o kvantovej mechanike. V najlepšom prípade môže superpozícia predstavovať našu neistotu a nedostatok vedomostí o stave mačky. Takže „mŕtvi“aživý výklad je pravdivý iba na metafyzickej a pravdepodobnostnej úrovni - mýliť si ho ako fyzickú realitu pre mačku je úplne iná vec.



Podľa väčšiny interpretácií kvantovej mechaniky nie je na ľudských očiach nič zvláštne, čo by spôsobilo, že sa Vesmír chce zrútiť sám do seba a rozhodnúť, čo bude vlnová funkcia! Podľa niektorých interpretácií, ak by sme sledovali experiment, celkom rýchlo by sme zistili, že mačkasámje dokonale schopný pozorovať, či je mŕtvy alebo nie. Podobne by podľa týchto interpretácií pôsobil Geigerov počítač alebo akýkoľvek iný komponent zariadenia ako vhodný pozorovateľ pre daný jav. Ak by sa experiment bral doslovne a mačka bola súčasne živá aj mŕtva, potom sa dá experiment trochu rozšíriť. Predpokladajme, že fyzik vykonávajúci experiment je v uzavretom laboratóriu a jeho kolega stojí vonku v okamihu, keď bola krabica otvorená. Z pohľadu kolegu môže nastať jedna z dvoch udalostí: fyzik môže otvoriť schránku a nájsť mŕtvu mačku, alebo fyzik otvoriť schránku a nájsť živú mačku. Až do otvorenia dverí doslovný výklad Schrödingerovej mačky naznačuje, že obe udalosti, ktoré sa stali, existujú v superpozícii, až kým ich kolega neotvorí a vlnová funkcia sa nezrúti. Z pohľadu niekoho na chodbe opäť došlo k dvom udalostiam; kolega vošiel k niekomu, kto drží vážne mrzutú mačku, alebo k nim vošiel a snažil sa skryť dôkazy pred majiteľmi mačky a etickou komisiou. V zásade je to Schrödingerova mačka vo vnútri škatule, vo vnútri škatule, vo vnútri škatule a reťaz môže pokračovať, kým nenarazíme na otázku; čo je mimo všetkých tých polí, ktoré spôsobujú zrútenie vlnovej funkcie? Toto samotné by malo ľuďom dať pauzu, kým nebudú môcť interpretáciu myšlienkového experimentu brať doslovne. Avšak veľa svetov interpretácia hovorí, že kópie mačky sú v niektorých svetoch živé a v iných svetoch mŕtve. Ak niekto „sleduje“ stav mačky, jednoducho to tiež dáva niekoho do iných svetov, niektoré kópie pozorovateľa nájdu živú mačku, iné zas mŕtvu.

Prakticky by bolo nemožné zamotať taký veľký systém, aj keď sa vedú diskusie, či je to teoreticky možné. Svet kvantovej výpočtovej techniky vyžaduje, aby boli atómy navzájom spojené, aby sa všetky stali súčasťou jednej masívnej superpozície štátov. Existuje veľká prekážka v izolácii týchto atómov od akejkoľvek formy pozorovania vrátane susedných atómov, čo by zničilo superpozíciu a zapletenie.

Zákony, ktoré riadia svet v kvantovom meradle, a javy, ako sú superpozície, sú všeobecne potrebné iba na pochopenie mikroskopického sveta jednotlivých atómov a základných častíc. Samotná superpozícia je vlastnosť, ktorú majú matematické vlny, a koncept, ktorý chápu ľudia, ktorí rozumejú kvantovej teórii, neplatí dobre pre klasický pohľad na vec. Keď sa milióny alebo miliardy týchto častíc spoja a vytvoria makroskopický objekt, kvantové javy v podstate zmiznú, pretože v podstate sa všetky navzájom pozorujú a neustále navzájom kolabujú vlnové funkcie. V skutočnej verzii experimentu nám zostáva každý deň, zdravý rozum pohľad na svet, kde je mačka buď mŕtvaaleboživý a nič iné.

Ďalšia práca

Ak to myslíte s kvantovým blázonstvom príliš vážne, môžete tvrdiť, že Tony Soprano je v skutočnosti rovnako mŕtvy a živý v kvantovej superpozícii. Pokiaľ však HBO „neotvorí políčko“, čo je v prípade smrti člena predstavenstva dosť ťažká možnosť.

U Neila GaimanaAmerickí bohoviaPostava si všimne, že ak bude mačka v krabici ponechaná dostatočne dlho, môžu byť vždy len dva druhy mŕtvych Terry Pratchett jePáni a dámyzavádza tretí možný stav, ktorý sa vzťahuje na mačací charakter Greeba; krvavo zúrivý.

Knihy

  • Robert Anton Wilson napísal trilógiu kníh s názvomSchrödingerova kat. Boli pekne pokazené.
  • Pri hľadaní Schrödingerovej kat

Populárna kultúra

V populárnej kultúre sa úbohá mačka stretla s veľkým používaním a zneužívaním, od ľudí, ktorí ju používali ako žart, až po ľudí, ktorí ju používali ako zámienku na to, aby sa im podarilo uniknúť zo všetkého, čo majú radi sci-fi .

„Schrödingerovci prisťahovalec „Ten, kto lezie okolo výhod a zároveň vám kradne prácu.

Stephen Hawking uviedol, že je dosť naštvaný používaním a zneužívaním tohto konceptu vo fikcii a podmanivom vyjadrení, že „keď počujem Schrödingerovu mačku, siahnem po svojej zbrani“. Checkovova zbraň, pravdepodobne.