Ζωντανός και νεκρός Το παιχνίδι της γάτας του Σρέντιγκερ. Η θεωρία του Σρέντινγκερ με απλά λόγια

Εάν ενδιαφέρεστε για ένα άρθρο σχετικά με ένα θέμα από την κβαντική φυσική, τότε υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να σας αρέσει η τηλεοπτική σειρά "The Big Bang Theory". Έτσι, ο Sheldon Cooper σκέφτηκε μια φρέσκια ερμηνεία Το σκεπτικό του Σρέντινγκερ(Θα βρείτε ένα βίντεο με αυτό το κομμάτι στο τέλος του άρθρου). Για να κατανοήσουμε όμως τον διάλογο του Sheldon με τη γειτόνισσα Penny, ας στραφούμε πρώτα στην κλασική ερμηνεία. Λοιπόν, η γάτα του Σρέντινγκερ με απλά λόγια.

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε:

• Σύντομη ιστορική αναδρομή
• Περιγραφή του πειράματος με τη γάτα του Schrödinger
• Η λύση στο παράδοξο της γάτας του Σρέντινγκερ

Αμέσως καλά νέα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος Η γάτα του Σρέντινγκερ δεν τραυματίστηκε. Γιατί ο φυσικός Erwin Schrödinger, ένας από τους δημιουργούς κβαντική μηχανική, μόλις διεξήγαγε ένα πείραμα σκέψης.

Πριν βουτήξουμε στην περιγραφή του πειράματος, ας κάνουμε μια μίνι εκδρομή στην ιστορία.

Στις αρχές του περασμένου αιώνα, οι επιστήμονες κατάφεραν να εξετάσουν τον μικρόκοσμο. Παρά την εξωτερική ομοιότητα του μοντέλου «ατόμου-ηλεκτρονίου» με το μοντέλο «Ήλιος-Γη», αποδείχθηκε ότι οι γνωστοί Νευτώνειοι νόμοι της κλασικής φυσικής δεν λειτουργούν στον μικρόκοσμο. Ως εκ τούτου, εμφανίστηκε μια νέα επιστήμη - η κβαντική φυσική και το συστατικό της - η κβαντική μηχανική. Όλα τα μικροσκοπικά αντικείμενα του μικροκόσμου ονομάζονταν κβάντα.

Προσοχή! Ένα από τα αξιώματα της κβαντικής μηχανικής είναι η «υπέρθεση». Θα μας είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε την ουσία του πειράματος του Schrödinger.

Η «υπέρθεση» είναι η ικανότητα ενός κβαντικού (μπορεί να είναι ένα ηλεκτρόνιο, ένα φωτόνιο, ο πυρήνας ενός ατόμου) να μην βρίσκεται σε μία, αλλά σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα ή να βρίσκεται σε πολλά σημεία του χώρου ταυτόχρονα χρόνος, αν δεν τον παρακολουθεί κανείς

Αυτό είναι δύσκολο για εμάς να το καταλάβουμε, γιατί στον κόσμο μας ένα αντικείμενο μπορεί να έχει μόνο μία κατάσταση, για παράδειγμα, είτε είναι ζωντανό είτε νεκρό. Και μπορεί να βρίσκεται μόνο σε ένα συγκεκριμένο μέρος στο διάστημα. Μπορείτε να διαβάσετε για την «υπέρθεση» και τα εκπληκτικά αποτελέσματα των πειραμάτων κβαντικής φυσικής Σε αυτό το άρθρο.

Εδώ είναι μια απλή απεικόνιση της διαφοράς μεταξύ της συμπεριφοράς μικροαντικειμένων και μακροσκοπικών αντικειμένων.Τοποθετήστε μια μπάλα σε ένα από τα 2 κουτιά. Επειδή η μπάλα είναι αντικείμενο του μακροκοσμικού μας κόσμου, θα πείτε με σιγουριά: «Η μπάλα βρίσκεται μόνο σε ένα από τα κουτιά, ενώ το δεύτερο είναι άδειο». Αν αντί για μπάλα πάρετε ένα ηλεκτρόνιο, τότε η δήλωση ότι βρίσκεται ταυτόχρονα σε 2 πλαίσια θα είναι αληθής. Έτσι λειτουργούν οι νόμοι του μικροκόσμου. Παράδειγμα:Το ηλεκτρόνιο στην πραγματικότητα δεν περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου, αλλά βρίσκεται σε όλα τα σημεία της σφαίρας γύρω από τον πυρήνα ταυτόχρονα. Στη φυσική και τη χημεία, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «νέφος ηλεκτρονίων».

Περίληψη.Συνειδητοποιήσαμε ότι η συμπεριφορά ενός πολύ μικρού αντικειμένου και ενός μεγάλου αντικειμένου υπόκεινται σε διαφορετικούς νόμους. Οι νόμοι της κβαντικής φυσικής και οι νόμοι της κλασικής φυσικής, αντίστοιχα.

Αλλά δεν υπάρχει επιστήμη που να περιγράφει τη μετάβαση από τον μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο. Έτσι, ο Έρβιν Σρέντινγκερ περιέγραψε το σκεπτικό του πείραμα ακριβώς για να αποδείξει την ατελότητα γενική θεωρίαη φυσικη. Ήθελε το παράδοξο του Schrödinger να δείξει ότι υπάρχει μια επιστήμη για την περιγραφή μεγάλων αντικειμένων (κλασική φυσική) και μια επιστήμη για την περιγραφή μικροαντικειμένων (κβαντική φυσική). Αλλά δεν υπάρχει αρκετή επιστήμη για να περιγράψει τη μετάβαση από τα κβαντικά συστήματα στα μακροσυστήματα.

Περιγραφή του πειράματος με τη γάτα του Schrödinger

Ο Erwin Schrödinger περιέγραψε ένα πείραμα σκέψης με μια γάτα το 1935. Η αρχική έκδοση της περιγραφής του πειράματος παρουσιάζεται στη Wikipedia ( Η γάτα του Σρέντινγκερ στη Wikipedia).

Εδώ είναι μια έκδοση της περιγραφής του πειράματος της γάτας του Σρέντινγκερ με απλά λόγια:

• Μια γάτα τοποθετήθηκε σε ένα κλειστό ατσάλινο κουτί.
• Το κουτί Schrödinger περιέχει μια συσκευή με ραδιενεργό πυρήνα και δηλητηριώδες αέριο τοποθετημένα σε ένα δοχείο.
• Ο πυρήνας μπορεί να αποσυντεθεί εντός 1 ώρας ή όχι. Πιθανότητα φθοράς - 50%.
• Εάν ο πυρήνας αποσυντεθεί, ο μετρητής Geiger θα το καταγράψει. Το ρελέ θα λειτουργήσει και το σφυρί θα σπάσει το δοχείο αερίου. Η γάτα του Σρέντινγκερ θα πεθάνει.
• Αν όχι, τότε η γάτα του Σρέντινγκερ θα είναι ζωντανή.

Σύμφωνα με το νόμο της «υπέρθεσης» της κβαντικής μηχανικής, σε μια εποχή που δεν παρατηρούμε το σύστημα, ο πυρήνας ενός ατόμου (και επομένως της γάτας) βρίσκεται σε 2 καταστάσεις ταυτόχρονα. Ο πυρήνας είναι σε κατάσταση αποσύνθεσης/μη αποσύνθεσης. Και η γάτα βρίσκεται σε κατάσταση ζωντανής/νεκρής ταυτόχρονα.

Αλλά γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι αν ανοίξει το "κουτί του Σρέντινγκερ", τότε η γάτα μπορεί να βρίσκεται μόνο σε μία από τις καταστάσεις:

• αν ο πυρήνας δεν αποσυντεθεί, η γάτα μας είναι ζωντανή
• αν ο πυρήνας αποσυντεθεί, η γάτα είναι νεκρή

Το παράδοξο του πειράματος είναι ότι σύμφωνα με την κβαντική φυσική: πριν ανοίξει το κουτί, η γάτα είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα, αλλά σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής του κόσμου μας, αυτό είναι αδύνατο. Γάτα μπορεί να βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη κατάσταση - να είσαι ζωντανός ή νεκρός. Δεν υπάρχει μικτή κατάσταση "η γάτα είναι ζωντανή/νεκρή" ταυτόχρονα.

Πριν λάβετε την απάντηση, παρακολουθήστε αυτή την υπέροχη εικονογράφηση βίντεο του παραδόξου του πειράματος της γάτας του Σρέντινγκερ (λιγότερο από 2 λεπτά):

Η λύση στο παράδοξο της γάτας του Σρέντινγκερ - η ερμηνεία της Κοπεγχάγης

Τώρα η λύση. Δώστε προσοχή στο ειδικό μυστήριο της κβαντικής μηχανικής - παράδοξο παρατηρητή. Ένα αντικείμενο του μικροκόσμου (στην περίπτωσή μας, ο πυρήνας) βρίσκεται σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα μόνο ενώ δεν παρατηρούμε το σύστημα.

Για παράδειγμα, το περίφημο πείραμα με 2 σχισμές και έναν παρατηρητή.Όταν μια δέσμη ηλεκτρονίων κατευθύνθηκε σε μια αδιαφανή πλάκα με 2 κάθετες σχισμές, τα ηλεκτρόνια ζωγράφισαν ένα «μοτίβο κυμάτων» στην οθόνη πίσω από την πλάκα—κάθετες εναλλασσόμενες σκοτεινές και ανοιχτόχρωμες λωρίδες. Αλλά όταν οι πειραματιστές θέλησαν να «δουν» πώς τα ηλεκτρόνια πετούν μέσα από τις σχισμές και εγκατέστησαν έναν «παρατηρητή» στο πλάι της οθόνης, τα ηλεκτρόνια δεν σχεδίασαν ένα «μοτίβο κυμάτων» στην οθόνη, αλλά 2 κάθετες λωρίδες. Εκείνοι. συμπεριφερόταν όχι σαν κύματα, αλλά σαν σωματίδια.

Φαίνεται ότι τα ίδια τα κβαντικά σωματίδια αποφασίζουν ποια κατάσταση θα πρέπει να λάβουν τη στιγμή που «μετρώνται».

Με βάση αυτό, η σύγχρονη εξήγηση (ερμηνεία) της Κοπεγχάγης του φαινομένου «Schrödinger’s Cat» ακούγεται ως εξής:

Ενώ κανείς δεν παρατηρεί το σύστημα «πυρήνα γάτας», ο πυρήνας είναι ταυτόχρονα σε αποσύνθεση/αποσύνθεση. Αλλά είναι λάθος να πούμε ότι η γάτα είναι ζωντανή/νεκρή ταυτόχρονα. Γιατί; Ναι, γιατί τα κβαντικά φαινόμενα δεν παρατηρούνται στα μακροσυστήματα. Θα ήταν πιο σωστό να μην μιλάμε για το σύστημα «cat-core», αλλά για το σύστημα «core-detector (Geiger counter)».

Ο πυρήνας επιλέγει μία από τις καταστάσεις (σε αποσύνθεση/μη αποσύνθεση) τη στιγμή της παρατήρησης (ή της μέτρησης). Αλλά αυτή η επιλογή δεν συμβαίνει τη στιγμή που ο πειραματιστής ανοίγει το κουτί (το άνοιγμα του κουτιού συμβαίνει στον μακρόκοσμο, πολύ μακριά από τον κόσμο του πυρήνα). Ο πυρήνας επιλέγει την κατάστασή του τη στιγμή που χτυπά τον ανιχνευτή.Το γεγονός είναι ότι το σύστημα δεν περιγράφεται αρκετά στο πείραμα.

Έτσι, η ερμηνεία της Κοπεγχάγης του παραδόξου της γάτας του Σρέντινγκερ αρνείται ότι μέχρι τη στιγμή που άνοιξε το κουτί, η Γάτα του Σρέντινγκερ βρισκόταν σε κατάσταση υπέρθεσης - ήταν ταυτόχρονα σε κατάσταση ζωντανής/νεκρής γάτας. Μια γάτα στον μακρόκοσμο μπορεί και υπάρχει μόνο σε μία κατάσταση.

Περίληψη.Ο Σρέντινγκερ δεν περιέγραψε πλήρως το πείραμα. Δεν είναι σωστό (ακριβέστερα, είναι αδύνατη η σύνδεση) μακροσκοπικά και κβαντικά συστήματα. Οι κβαντικοί νόμοι δεν ισχύουν στα μακροσυστήματα μας. Σε αυτό το πείραμα, δεν αλληλεπιδρά ο «πυρήνας γάτας», αλλά ο «πυρήνας ανιχνευτής γάτας».Η γάτα είναι από τον μακρόκοσμο και το σύστημα "πυρήνα ανιχνευτή" είναι από τον μικρόκοσμο. Και μόνο στον κβαντικό κόσμο του μπορεί ένας πυρήνας να βρίσκεται σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Αυτό συμβαίνει πριν μετρηθεί ο πυρήνας ή αλληλεπιδράσει με τον ανιχνευτή. Αλλά μια γάτα στον μακρόκοσμό της μπορεί και υπάρχει μόνο σε μια κατάσταση. Να γιατί, Μόνο με την πρώτη ματιά φαίνεται ότι η κατάσταση "ζωντανής ή νεκρής" της γάτας καθορίζεται τη στιγμή που ανοίγει το κουτί. Στην πραγματικότητα, η μοίρα του καθορίζεται τη στιγμή που ο ανιχνευτής αλληλεπιδρά με τον πυρήνα.

Τελική περίληψη.Η κατάσταση του συστήματος «ανιχνευτής-πυρήνας-γάτας» ΔΕΝ σχετίζεται με το άτομο – τον ​​παρατηρητή του κουτιού, αλλά με τον ανιχνευτή – τον ​​παρατηρητή του πυρήνα.

Φτου. Ο εγκέφαλός μου σχεδόν άρχισε να βράζει! Μα πόσο ωραίο είναι να καταλαβαίνεις μόνος σου τη λύση στο παράδοξο! Όπως στο παλιό αστείο των μαθητών για τον δάσκαλο: «Όσο το έλεγα, το κατάλαβα!»

Η ερμηνεία του Σέλντον για το παράδοξο της γάτας του Σρέντινγκερ

Τώρα μπορείτε να καθίσετε και να ακούσετε την τελευταία ερμηνεία του Σέλντον για το πείραμα σκέψης του Σρέντινγκερ. Η ουσία της ερμηνείας του είναι ότι μπορεί να εφαρμοστεί στις σχέσεις μεταξύ των ανθρώπων. Να καταλαβεις μια καλή σχέσημεταξύ ενός άνδρα και μιας γυναίκας ή κακό - πρέπει να ανοίξετε το κουτί (πηγαίνετε σε ραντεβού). Και πριν από αυτό ήταν και καλοί και κακοί ταυτόχρονα.

Λοιπόν, πώς σας αρέσει αυτό το «χαριτωμένο πείραμα»; Σήμερα, ο Σρέντινγκερ θα τιμωρηθεί πολύ από τους ακτιβιστές για τα δικαιώματα των ζώων για τέτοια βάναυσα πειράματα σκέψης με μια γάτα. Ή μήπως δεν ήταν γάτα, αλλά η γάτα του Σρέντινγκερ;! Καημένο κορίτσι, υπέφερε αρκετά από αυτόν τον Σρέντιγκερ (((

Τα λέμε στις επόμενες δημοσιεύσεις!

Εύχομαι σε όλους καλή μέρα και ένα όμορφο βράδυ!

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Μοιραστείτε τις σκέψεις σας στα σχόλια. Και κάντε ερωτήσεις.

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Εγγραφείτε στο ιστολόγιο - η φόρμα συνδρομής βρίσκεται κάτω από το άρθρο.

Το άρθρο περιγράφει ποια είναι η θεωρία του Schrödinger. Η συμβολή του μεγάλου αυτού επιστήμονα στο σύγχρονη επιστήμη, και περιγράφει επίσης ένα πείραμα σκέψης που εφηύρε για μια γάτα. Το πεδίο εφαρμογής αυτού του είδους γνώσης περιγράφεται εν συντομία.

Έρβιν Σρέντιγκερ

Η διαβόητη γάτα, που δεν είναι ούτε ζωντανή ούτε νεκρή, χρησιμοποιείται πλέον παντού. Γίνονται ταινίες για αυτόν, κοινότητες για τη φυσική και τα ζώα έχουν πάρει το όνομά του, υπάρχει ακόμη και μια επωνυμία ρούχων. Αλλά πιο συχνά οι άνθρωποι εννοούν το παράδοξο με την άτυχη γάτα. Αλλά οι άνθρωποι συνήθως ξεχνάνε τον δημιουργό του, τον Erwin Schrödinger. Γεννήθηκε στη Βιέννη, η οποία ήταν τότε μέρος της Αυστροουγγαρίας. Ήταν γόνος μιας πολύ μορφωμένης και εύπορης οικογένειας. Ο πατέρας του, Ρούντολφ, παρήγαγε λινέλαιο και επένδυε χρήματα, μεταξύ άλλων, στην επιστήμη. Η μητέρα του ήταν κόρη ενός χημικού και ο Έρβιν πήγαινε συχνά για να ακούσει τις διαλέξεις του παππού του στην ακαδημία.

Δεδομένου ότι μια από τις γιαγιάδες του επιστήμονα ήταν Αγγλίδα, τον ενδιέφερε ξένες γλώσσεςκαι κατέχει τέλεια τα αγγλικά. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι στο σχολείο ο Schrödinger ήταν στην κορυφή της τάξης του κάθε χρόνο και στο πανεπιστήμιο έκανε δύσκολες ερωτήσεις. Η επιστήμη των αρχών του εικοστού αιώνα είχε ήδη εντοπίσει ασυνέπειες μεταξύ της πιο κατανοητής κλασικής φυσικής και της συμπεριφοράς των σωματιδίων στον μικρο- και τον νανόκοσμο. Έριξα όλες μου τις δυνάμεις για να λύσω τις αναδυόμενες αντιφάσεις

Συμβολή στην επιστήμη

Αρχικά, αξίζει να πούμε ότι αυτός ο φυσικός ασχολήθηκε με πολλούς τομείς της επιστήμης. Ωστόσο, όταν λέμε «θεωρία του Schrödinger», δεν εννοούμε τη μαθηματικά αρμονική περιγραφή του χρώματος που δημιούργησε, αλλά τη συμβολή του στην κβαντική μηχανική. Εκείνες τις μέρες, η τεχνολογία, το πείραμα και η θεωρία πήγαιναν χέρι-χέρι. Αναπτύχθηκε η φωτογραφία, καταγράφηκαν τα πρώτα φάσματα και ανακαλύφθηκε το φαινόμενο της ραδιενέργειας. Οι επιστήμονες που έλαβαν τα αποτελέσματα αλληλεπιδρούσαν στενά με τους θεωρητικούς: συμφώνησαν, αλληλοσυμπληρώθηκαν και διαφωνούσαν. Δημιουργήθηκαν νέα σχολεία και κλάδοι επιστήμης. Ο κόσμος άρχισε να αστράφτει με εντελώς διαφορετικά χρώματα και η ανθρωπότητα έλαβε νέα μυστήρια. Παρά την πολυπλοκότητα της μαθηματικής συσκευής, για να περιγράψουμε τι είναι η θεωρία του Schrödinger, σε απλή γλώσσαΜπορώ.

Ο κβαντικός κόσμος είναι εύκολος!

Είναι πλέον γνωστό ότι η κλίμακα των αντικειμένων που μελετώνται επηρεάζει άμεσα τα αποτελέσματα. Ορατό στο μάτιτα αντικείμενα υπόκεινται στις έννοιες της κλασικής φυσικής. Η θεωρία του Schrödinger είναι εφαρμόσιμη σε σώματα διαστάσεων εκατό επί εκατό νανόμετρα και μικρότερα. Και τις περισσότερες φορές μιλάμε για μεμονωμένα άτομα και μικρότερα σωματίδια. Έτσι, κάθε στοιχείο των μικροσυστημάτων έχει ταυτόχρονα τις ιδιότητες τόσο ενός σωματιδίου όσο και ενός κύματος (δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου). Από τον υλικό κόσμο, τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια, τα νετρόνια κ.λπ. χαρακτηρίζονται από μάζα και συναφή αδράνεια, ταχύτητα και επιτάχυνση. Από το θεωρητικό κύμα - παράμετροι όπως η συχνότητα και ο συντονισμός. Προκειμένου να κατανοήσουν πώς αυτό είναι δυνατό ταυτόχρονα, και γιατί είναι αχώριστες μεταξύ τους, οι επιστήμονες έπρεπε να επανεξετάσουν ολόκληρη την κατανόησή τους για τη δομή των ουσιών.

Η θεωρία του Schrödinger υπονοεί ότι, μαθηματικά, αυτές οι δύο ιδιότητες σχετίζονται μέσω μιας κατασκευής που ονομάζεται κυματική συνάρτηση. Η εύρεση μιας μαθηματικής περιγραφής αυτής της έννοιας έφερε τον Schrödinger βραβείο Νόμπελ. Ωστόσο, το φυσικό νόημα που του απέδωσε ο συγγραφέας δεν συνέπεσε με τις ιδέες των Bohr, Sommerfeld, Heisenberg και Einstein, οι οποίοι ίδρυσαν τη λεγόμενη ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Εδώ προέκυψε το «παράδοξο της γάτας».

Λειτουργία κυμάτων

Όταν πρόκειται για μικρόκοσμο στοιχειώδη σωματίδια, οι έννοιες που είναι εγγενείς στις μακροκλίμακες χάνουν το νόημά τους: μάζα, όγκος, ταχύτητα, μέγεθος. Και οι ασταθείς πιθανότητες έρχονται από μόνες τους. Αντικείμενα αυτού του μεγέθους είναι αδύνατο να συλλάβουν οι άνθρωποι - μόνο έμμεσοι τρόποι μελέτης είναι διαθέσιμοι στους ανθρώπους. Για παράδειγμα, λωρίδες φωτός σε μια ευαίσθητη οθόνη ή φιλμ, ο αριθμός των κλικ, το πάχος της μεμβράνης που ψεκάζεται. Όλα τα άλλα είναι η περιοχή των υπολογισμών.

Η θεωρία του Schrödinger βασίζεται στις εξισώσεις που έβγαλε αυτός ο επιστήμονας. Και το αναπόσπαστο συστατικό τους είναι η κυματική συνάρτηση. Περιγράφει ξεκάθαρα τον τύπο και τις κβαντικές ιδιότητες του υπό μελέτη σωματιδίου. Πιστεύεται ότι δείχνει την κατάσταση, για παράδειγμα, ενός ηλεκτρονίου. Ωστόσο, το ίδιο, σε αντίθεση με τις ιδέες του συγγραφέα του, δεν έχει φυσικό νόημα. Είναι απλώς ένα βολικό μαθηματικό εργαλείο. Εφόσον το άρθρο μας παρουσιάζει τη θεωρία του Schrödinger με απλούς όρους, ας πούμε ότι το τετράγωνο της κυματικής συνάρτησης περιγράφει την πιθανότητα εύρεσης ενός συστήματος σε μια προκαθορισμένη κατάσταση.

Η γάτα ως παράδειγμα αντικειμένου μακροεντολής

Ο ίδιος ο συγγραφέας δεν συμφωνούσε με αυτή την ερμηνεία, που ονομάζεται ερμηνεία της Κοπεγχάγης, μέχρι το τέλος της ζωής του. Ήταν αηδιασμένος από την ασάφεια της έννοιας της πιθανότητας και επέμενε στη σαφήνεια της ίδιας της συνάρτησης και όχι στο τετράγωνό της.

Ως παράδειγμα της ασυνέπειας τέτοιων ιδεών, υποστήριξε ότι σε αυτή την περίπτωση ο μικρόκοσμος θα επηρέαζε μακροσκοπικά αντικείμενα. Η θεωρία έχει ως εξής: εάν τοποθετήσετε έναν ζωντανό οργανισμό (για παράδειγμα, μια γάτα) και μια κάψουλα με ένα δηλητηριώδες αέριο σε ένα σφραγισμένο κουτί, το οποίο ανοίγει εάν ένα συγκεκριμένο ραδιενεργό στοιχείο αποσυντεθεί και παραμένει κλειστό εάν δεν συμβεί αποσύνθεση, τότε πριν ανοίξουμε το κουτί έχουμε ένα παράδοξο. Σύμφωνα με τις κβαντικές έννοιες, ένα άτομο ενός ραδιενεργού στοιχείου θα διασπαστεί με κάποια πιθανότητα σε μια ορισμένη χρονική περίοδο. Έτσι, πριν από την πειραματική ανίχνευση, το άτομο είναι και ανέπαφο και όχι. Και, όπως λέει η θεωρία του Schrödinger, για το ίδιο ποσοστό πιθανότητας η γάτα είναι και νεκρή και κατά τα άλλα ζωντανή. Κάτι που, βλέπετε, είναι παράλογο, γιατί όταν ανοίξουμε το κουτί, θα βρούμε μόνο μία κατάσταση του ζώου. Και σε ένα κλειστό δοχείο, δίπλα στη θανατηφόρα κάψουλα, η γάτα είναι είτε νεκρή είτε ζωντανή, αφού αυτοί οι δείκτες είναι διακριτικοί και δεν συνεπάγονται ενδιάμεσες επιλογές.

Υπάρχει μια συγκεκριμένη, αλλά όχι ακόμη πλήρως αποδεδειγμένη, εξήγηση για αυτό το φαινόμενο: ελλείψει χρονικά περιοριστικών συνθηκών για τον προσδιορισμό της συγκεκριμένης κατάστασης μιας υποθετικής γάτας, αυτό το πείραμα είναι αναμφίβολα παράδοξο. Ωστόσο, οι κανόνες κβαντομηχανικής δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μακρο-αντικείμενα. Δεν έχει καταστεί ακόμη δυνατό να χαράξουμε με ακρίβεια τα όρια μεταξύ του μικροκόσμου και του συνηθισμένου. Ωστόσο, ένα ζώο στο μέγεθος μιας γάτας είναι αναμφίβολα ένα μακρο αντικείμενο.

Εφαρμογή της κβαντικής μηχανικής

Όπως με οποιοδήποτε, ακόμη και θεωρητικό, φαινόμενο, τίθεται το ερώτημα πώς μπορεί να είναι χρήσιμη η γάτα του Schrödinger. Η θεωρία του Big Bang, για παράδειγμα, βασίζεται ακριβώς στις διαδικασίες που σχετίζονται με αυτό το σκεπτικό πείραμα. Όλα όσα σχετίζονται με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, την εξαιρετικά μικρή δομή της ύλης και τη μελέτη του σύμπαντος αυτού καθαυτού εξηγούνται, μεταξύ άλλων, από την κβαντομηχανική.

Γιούρι Γκορντέεφ
Προγραμματιστής, προγραμματιστής παιχνιδιών, σχεδιαστής, καλλιτέχνης

Η «Γάτα του Σρέντινγκερ» είναι ένα πείραμα σκέψης που προτάθηκε από έναν από τους πρωτοπόρους της κβαντικής φυσικής για να δείξει πόσο παράξενα φαίνονται τα κβαντικά φαινόμενα όταν εφαρμόζονται σε μακροσκοπικά συστήματα.

Θα προσπαθήσω να το εξηγήσω με πολύ απλά λόγια: κύριοι φυσικοί, μην με κατηγορείτε. Η φράση «χονδρικά μιλώντας» υπονοείται περαιτέρω πριν από κάθε πρόταση.

Σε πολύ, πολύ μικρή κλίμακα, ο κόσμος αποτελείται από πράγματα που συμπεριφέρονται με πολύ ασυνήθιστους τρόπους. Ένα από τα πιο περίεργα χαρακτηριστικά τέτοιων αντικειμένων είναι η ικανότητα να βρίσκονται σε δύο αμοιβαία αποκλειόμενες καταστάσεις ταυτόχρονα.

Αυτό που είναι ακόμα πιο ασυνήθιστο από διαισθητική άποψη (μερικοί θα έλεγαν και ανατριχιαστικό) είναι ότι η πράξη της σκόπιμης παρατήρησης εξαλείφει αυτή την αβεβαιότητα και το αντικείμενο, το οποίο ήταν μόλις σε δύο αντιφατικές καταστάσεις ταυτόχρονα, εμφανίζεται ενώπιον του παρατηρητή στο μόνο ένας από αυτούς, σαν να μην έγινε τίποτα, κοιτάζει στο πλάι και σφυρίζει αθώα.

Σε υποατομικό επίπεδο, όλοι έχουν συνηθίσει από καιρό σε αυτές τις γελοιότητες. Υπάρχει μια μαθηματική συσκευή που περιγράφει αυτές τις διαδικασίες και η γνώση σχετικά με αυτές έχει βρει τα περισσότερα διάφορες εφαρμογές: Για παράδειγμα, στους υπολογιστές και την κρυπτογραφία.

Σε μακροσκοπικό επίπεδο, αυτά τα φαινόμενα δεν παρατηρούνται: αντικείμενα γνωστά σε εμάς βρίσκονται πάντα σε μια συγκεκριμένη κατάσταση.

Τώρα για ένα πείραμα σκέψης. Παίρνουμε τη γάτα και τη βάζουμε σε ένα κουτί. Τοποθετούμε επίσης μια φιάλη με δηλητηριώδες αέριο, ένα ραδιενεργό άτομο και έναν μετρητή Geiger. Ένα ραδιενεργό άτομο μπορεί να διασπαστεί ή όχι ανά πάσα στιγμή. Αν διαλυθεί, ο μετρητής θα ανιχνεύσει ακτινοβολία, ένας απλός μηχανισμός θα σπάσει τη φιάλη με αέριο και η γάτα μας θα πεθάνει. Αν όχι, η γάτα θα παραμείνει ζωντανή.

Κλείνουμε το κουτί. Από αυτή τη στιγμή, από την άποψη της κβαντικής μηχανικής, το άτομό μας βρίσκεται σε κατάσταση αβεβαιότητας - διασπάστηκε με πιθανότητα 50% και δεν διασπάστηκε με πιθανότητα 50%. Πριν ανοίξουμε το κουτί και κοιτάξουμε μέσα (κάντε μια παρατήρηση), θα είναι και στις δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Και δεδομένου ότι η μοίρα της γάτας εξαρτάται άμεσα από την κατάσταση αυτού του ατόμου, αποδεικνύεται ότι η γάτα είναι επίσης κυριολεκτικά ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα («... κηλιδώνοντας τη ζωντανή και τη νεκρή γάτα (συγχωρέστε την έκφραση) ίσα μέρη...» γράφει ο συγγραφέας του πειράματος). Έτσι ακριβώς θα περιέγραφε η κβαντική θεωρία αυτή την κατάσταση.

Ο Σρέντινγκερ δύσκολα θα μπορούσε να μαντέψει πόσο θόρυβο θα έκανε η ιδέα του. Φυσικά, το ίδιο το πείραμα, ακόμη και στο πρωτότυπο, περιγράφεται εξαιρετικά ωμά και χωρίς καμία προσποίηση επιστημονικής ακρίβειας: ο συγγραφέας ήθελε να μεταφέρει στους συναδέλφους του την ιδέα ότι η θεωρία πρέπει να συμπληρωθεί με σαφέστερους ορισμούς διαδικασιών όπως «παρατήρηση ” προκειμένου να αποκλείσει από τη δικαιοδοσία του σενάρια με γάτες σε κουτιά.

Η ιδέα μιας γάτας χρησιμοποιήθηκε ακόμη και για να «αποδείξει» την ύπαρξη του Θεού ως υπερνοημοσύνη, της οποίας η συνεχής παρατήρηση καθιστά δυνατή την ίδια την ύπαρξή μας. Στην πραγματικότητα, η «παρατήρηση» δεν απαιτεί έναν συνειδητό παρατηρητή, ο οποίος αφαιρεί μέρος του μυστικισμού από τα κβαντικά αποτελέσματα. Όμως ακόμα κι έτσι, η κβαντική φυσική παραμένει σήμερα το σύνορο της επιστήμης με πολλά ανεξήγητα φαινόμενα και τις ερμηνείες τους.

Ιβάν Μπόλντιν
Υποψήφιος Φυσικομαθηματικών Επιστημών, ερευνητής, πτυχιούχος MIPT

Η συμπεριφορά των αντικειμένων του μικροκόσμου (στοιχειώδη σωματίδια, άτομα, μόρια) διαφέρει σημαντικά από τη συμπεριφορά των αντικειμένων με τα οποία συνήθως έχουμε να αντιμετωπίσουμε. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο μπορεί ταυτόχρονα να πετάξει μέσω δύο χωρικά απομακρυσμένων θέσεων ή να βρίσκεται ταυτόχρονα σε πολλές τροχιές σε ένα άτομο. Για να περιγράψει αυτά τα φαινόμενα, δημιουργήθηκε μια θεωρία - η κβαντική φυσική. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, για παράδειγμα, τα σωματίδια μπορούν να λερωθούν στο διάστημα, αλλά αν θέλετε να προσδιορίσετε πού βρίσκεται το σωματίδιο, τότε θα βρείτε πάντα ολόκληρο το σωματίδιο σε κάποιο σημείο, δηλαδή θα φαίνεται να καταρρέει από το λερωμένο του σωματίδιο. κατάσταση σε κάποιο συγκεκριμένο μέρος. Δηλαδή, πιστεύεται ότι μέχρι να μετρήσετε τη θέση ενός σωματιδίου, δεν έχει καθόλου θέση και η φυσική μπορεί μόνο να προβλέψει με ποια πιθανότητα μπορείτε να ανιχνεύσετε ένα σωματίδιο σε ποιο μέρος.

Ο Erwin Schrödinger, ένας από τους δημιουργούς της κβαντικής φυσικής, αναρωτήθηκε: τι γίνεται αν, ανάλογα με το αποτέλεσμα της μέτρησης της κατάστασης ενός μικροσωματιδίου, συμβεί ή δεν συμβεί κάποιο γεγονός. Για παράδειγμα, αυτό θα μπορούσε να εφαρμοστεί ως εξής: πάρτε ένα ραδιενεργό άτομο με χρόνο ημιζωής, για παράδειγμα, μία ώρα. Ένα άτομο μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα αδιαφανές κουτί, μια συσκευή μπορεί να τοποθετηθεί εκεί που, όταν τα ραδιενεργά προϊόντα διάσπασης του ατόμου το χτυπήσουν, σπάει μια αμπούλα με δηλητηριώδες αέριο και μια γάτα μπορεί να τοποθετηθεί σε αυτό το κουτί. Τότε δεν θα δεις από έξω αν το άτομο έχει αποσυντεθεί ή όχι, δηλαδή σύμφωνα με την κβαντική θεωρία έχει και αποσυντεθεί και όχι και η γάτα, επομένως, είναι και ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα. Αυτή η γάτα έγινε γνωστή ως η γάτα του Σρέντινγκερ.

Μπορεί να φαίνεται περίεργο ότι μια γάτα μπορεί να είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα, αν και τυπικά δεν υπάρχει αντίφαση εδώ και αυτό δεν αποτελεί διάψευση της κβαντικής θεωρίας. Ωστόσο, μπορεί να προκύψουν ερωτήματα, για παράδειγμα: ποιος μπορεί να καταρρέει ένα άτομο από μια κηλιδωμένη κατάσταση σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, και ποιος, με μια τέτοια προσπάθεια, ο ίδιος μεταβαίνει σε μια κηλιδωμένη κατάσταση; Πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία κατάρρευσης; Ή πώς γίνεται αυτός που κάνει την κατάρρευση να μην υπακούει ο ίδιος στους νόμους της κβαντικής φυσικής; Αν αυτές οι ερωτήσεις έχουν νόημα και, αν ναι, ποιες είναι οι απαντήσεις, είναι ακόμα ασαφές.

Τζορτζ Πάνιν
αποφοίτησε από το Ρωσικό Χημικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο. DI. Μεντελέεφ, Επικεφαλής Ειδικόςτμήμα έρευνας (έρευνα μάρκετινγκ)

Όπως μας εξήγησε ο Heisenberg, λόγω της αρχής της αβεβαιότητας, η περιγραφή των αντικειμένων στον κβαντικό μικρόκοσμο είναι διαφορετικής φύσης από τη συνήθη περιγραφή των αντικειμένων στον Νευτώνειο μακρόκοσμο. Αντί για χωρικές συντεταγμένες και ταχύτητα, που έχουμε συνηθίσει να περιγράφουμε μηχανική κίνηση, για παράδειγμα, μια μπάλα σε ένα τραπέζι μπιλιάρδου, στην κβαντομηχανική τα αντικείμενα περιγράφονται από τη λεγόμενη κυματική συνάρτηση. Η κορυφή του «κύματος» αντιστοιχεί στη μέγιστη πιθανότητα εύρεσης ενός σωματιδίου στο διάστημα τη στιγμή της μέτρησης. Η κίνηση ενός τέτοιου κύματος περιγράφεται από την εξίσωση Schrödinger, η οποία μας λέει πώς η κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Τώρα για τη γάτα. Όλοι γνωρίζουν ότι οι γάτες λατρεύουν να κρύβονται σε κουτιά (thequestion.ru). Ο Erwin Schrödinger γνώριζε επίσης. Επιπλέον, με καθαρά σκανδιναβικό φανατισμό, χρησιμοποίησε αυτό το χαρακτηριστικό σε ένα διάσημο πείραμα σκέψης. Η ουσία ήταν ότι μια γάτα ήταν κλειδωμένη σε ένα κουτί με μια κολασμένη μηχανή. Το μηχάνημα συνδέεται μέσω ενός ρελέ σε ένα κβαντικό σύστημα, για παράδειγμα, μια ραδιενεργά αποσυντιθέμενη ουσία. Η πιθανότητα αποσύνθεσης είναι γνωστή και είναι 50%. Η κολασμένη μηχανή ενεργοποιείται όταν αλλάξει η κβαντική κατάσταση του συστήματος (συμβαίνει αποσύνθεση) και η γάτα πεθαίνει εντελώς. Εάν αφήσετε το σύστημα «Cat-box-hellish machine-quanta» στον εαυτό του για μία ώρα και θυμηθείτε ότι η κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος περιγράφεται με όρους πιθανότητας, τότε γίνεται σαφές ότι το αν η γάτα είναι ζωντανή ή όχι εξαρτάται από αυτή τη στιγμήχρόνο, πιθανότατα δεν θα λειτουργήσει, όπως δεν θα είναι δυνατό να προβλεφθεί με ακρίβεια η πτώση ενός νομίσματος στα κεφάλια ή τις ουρές εκ των προτέρων. Το παράδοξο είναι πολύ απλό: η κυματική συνάρτηση που περιγράφει ένα κβαντικό σύστημα αναμειγνύει τις δύο καταστάσεις μιας γάτας - είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα, όπως ένα δεσμευμένο ηλεκτρόνιο μπορεί να εντοπιστεί με ίση πιθανότητα σε οποιοδήποτε σημείο του χώρου σε ίση απόσταση από τον ατομικό πυρήνα. Αν δεν ανοίξουμε το κουτί, δεν ξέρουμε ακριβώς πώς είναι η γάτα. Χωρίς να κάνουμε παρατηρήσεις (διαβάστε μετρήσεις) ενός ατομικού πυρήνα, μπορούμε να περιγράψουμε την κατάστασή του μόνο με υπέρθεση (ανάμιξη) δύο καταστάσεων: ενός αποσυντιθέμενου και του μη αποσυντιθέμενου πυρήνα. Μια γάτα σε πυρηνικό εθισμό είναι και ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα. Το ερώτημα είναι: πότε ένα σύστημα παύει να υπάρχει ως μείγμα δύο καταστάσεων και επιλέγει μία συγκεκριμένη;

Η ερμηνεία της Κοπεγχάγης του πειράματος μας λέει ότι το σύστημα παύει να είναι μείγμα καταστάσεων και επιλέγει μία από αυτές τη στιγμή που συμβαίνει μια παρατήρηση, η οποία είναι επίσης μέτρηση (ανοίγει το πλαίσιο). Δηλαδή, το ίδιο το γεγονός της μέτρησης αλλάζει τη φυσική πραγματικότητα, οδηγώντας στην κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης (η γάτα είτε πεθαίνει είτε παραμένει ζωντανή, αλλά παύει να είναι μείγμα και των δύο)! Σκεφτείτε το, το πείραμα και οι μετρήσεις που το συνοδεύουν αλλάζουν την πραγματικότητα γύρω μας. Προσωπικά, αυτό το γεγονός ενοχλεί τον εγκέφαλό μου πολύ περισσότερο από το αλκοόλ. Ο γνωστός Steve Hawking δυσκολεύεται επίσης να βιώσει αυτό το παράδοξο, επαναλαμβάνοντας ότι όταν ακούει για τη γάτα του Schrödinger, το χέρι του απλώνει στο Browning. Η σοβαρότητα της αντίδρασης του εξαιρετικού θεωρητικού φυσικού οφείλεται στο γεγονός ότι, κατά τη γνώμη του, ο ρόλος του παρατηρητή στην κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης (συμπίπτοντάς την σε μία από τις δύο πιθανολογικές) καταστάσεις είναι πολύ υπερβολικός.

Φυσικά, όταν ο καθηγητής Erwin συνέλαβε το βασανιστήριό του με γάτες το 1935, ήταν ένας έξυπνος τρόπος για να δείξει την ατέλεια της κβαντικής μηχανικής. Στην πραγματικότητα, μια γάτα δεν μπορεί να είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα. Ως αποτέλεσμα μιας από τις ερμηνείες του πειράματος, έγινε προφανές ότι υπήρχε μια αντίφαση μεταξύ των νόμων του μακρο-κόσμου (για παράδειγμα, ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής - η γάτα είναι είτε ζωντανή είτε νεκρή) και του μικρο- κόσμο (η γάτα είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα).

Τα παραπάνω χρησιμοποιούνται στην πράξη: στον κβαντικό υπολογισμό και την κβαντική κρυπτογραφία. Ένα φωτεινό σήμα σε μια υπέρθεση δύο καταστάσεων αποστέλλεται μέσω ενός καλωδίου οπτικών ινών. Εάν οι εισβολείς συνδεθούν στο καλώδιο κάπου στη μέση και κάνουν ένα σήμα για να κρυφακούσουν τις μεταδιδόμενες πληροφορίες, τότε αυτό θα καταρρεύσει τη συνάρτηση κύματος (από την άποψη της ερμηνείας της Κοπεγχάγης, θα γίνει παρατήρηση) και το φως θα πάει σε μια από τις πολιτείες. Με τη διεξαγωγή στατιστικών δοκιμών φωτός στο άκρο λήψης του καλωδίου, θα είναι δυνατό να ανιχνευθεί εάν το φως βρίσκεται σε υπέρθεση καταστάσεων ή έχει ήδη παρατηρηθεί και μεταδοθεί σε άλλο σημείο. Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία μέσων επικοινωνίας που αποκλείουν μη ανιχνεύσιμη υποκλοπή σήματος και υποκλοπή.

Μια άλλη πιο πρόσφατη ερμηνεία του πειράματος σκέψης του Schrödinger είναι μια ιστορία που είπε ο χαρακτήρας του Big Bang Theory, Sheldon Cooper, στον λιγότερο μορφωμένο γείτονά του Penny. Το νόημα της ιστορίας του Σέλντον είναι ότι η έννοια της γάτας του Σρέντινγκερ μπορεί να εφαρμοστεί στις ανθρώπινες σχέσεις. Για να καταλάβετε τι συμβαίνει μεταξύ ενός άνδρα και μιας γυναίκας, τι είδους σχέση υπάρχει μεταξύ τους: καλή ή κακή, απλά πρέπει να ανοίξετε το κουτί. Μέχρι τότε η σχέση είναι και καλή και κακή. youtube.com

Τι είναι η γάτα του Σρέντιγκερ, η γάτα του Σρέντινγκερ, τα πάντα για τη γάτα του Σρέντιγκερ, το παράδοξο της γάτας του Σρέντιγκερ, το πείραμα της γάτας του Σρέντινγκερ, γάτα σε ένα κουτί, ούτε ζωντανή ούτε νεκρή γάτα, είναι η γάτα του Σρέντινγκερ ζωντανή, πείραμα με γάτα

Αυτή είναι μια γάτα που είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα. Οφείλει αυτή την ατυχή κατάσταση Ο βραβευμένος με Νόμπελστη φυσική, ο Αυστριακός επιστήμονας Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Ενότητες:

Η ουσία του πειράματος / παράδοξο

Η γάτα βρίσκεται σε ένα κλειστό κουτί με μηχανισμό που περιέχει έναν ραδιενεργό πυρήνα και ένα δοχείο με δηλητηριώδες αέριο. Τα χαρακτηριστικά του πειράματος επιλέγονται έτσι ώστε η πιθανότητα ο πυρήνας να αποσυντεθεί σε 1 ώρα είναι 50%. Εάν ο πυρήνας αποσυντεθεί, ενεργοποιεί τον μηχανισμό, το δοχείο αερίου ανοίγει και η γάτα πεθαίνει. Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, εάν δεν γίνει παρατήρηση του πυρήνα, τότε η κατάστασή του περιγράφεται από μια υπέρθεση (ανάμιξη) δύο καταστάσεων - ενός αποσυντιθέμενου πυρήνα και ενός μη αποσυντιθέμενου πυρήνα, επομένως, μια γάτα που κάθεται σε ένα κουτί είναι και ζωντανή και νεκρή με τη μία.

Μόλις ανοίξετε το κουτί, ο πειραματιστής θα πρέπει να δει μόνο μία κατάσταση - "ο πυρήνας έχει αποσυντεθεί, η γάτα είναι νεκρή" ή "ο πυρήνας δεν έχει αποσυντεθεί, η γάτα είναι ζωντανή". Αλλά ενώ δεν υπάρχει παρατηρητής στη διαδικασία, το άμοιρο ζώο παραμένει «νεκρό».

Περιθωριοποιημένοι

• Η ατυχία δεν έρχεται ποτέ μόνη της
  Δεν αμφισβητείται μόνο η υγεία του ουρά κατοίκου του κουτιού, αλλά και το φύλο του: στο αρχικό πείραμα, η γάτα του Σρέντινγκερ ήταν ακόμα γάτα (die Katze).
• Δεν υπάρχουν «νεκρές» γάτες
  Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι το πείραμα του Schrödinger δεν είχε σκοπό να αποδείξει την ύπαρξη «νεκρών» γατών (και, σε αντίθεση με τη δήλωση στο δεύτερο μέρος του παιχνιδιού «Portal», δεν επινοήθηκε ως δικαιολογία για τη θανάτωση γατών). Προφανώς, η γάτα πρέπει να είναι είτε ζωντανή είτε νεκρή, αφού δεν υπάρχει ενδιάμεση κατάσταση.
  Η εμπειρία δείχνει ότι η κβαντομηχανική δεν είναι σε θέση να περιγράψει τη συμπεριφορά των μακροσυστημάτων (που περιλαμβάνει τη γάτα): είναι ελλιπής χωρίς κάποιους κανόνες που δείχνουν πότε το σύστημα επιλέγει μια συγκεκριμένη κατάσταση, υπό ποιες συνθήκες η κυματική συνάρτηση καταρρέει και η γάτα είτε παραμένει ζωντανή ή γίνεται νεκρός, αλλά παύει να είναι ένα μείγμα και των δύο.

• Ο Nadav Katz από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και οι συνάδελφοί του δημοσίευσαν τα αποτελέσματα ενός εργαστηριακού πειράματος στο οποίο μπόρεσαν να «επιστρέψουν» την κβαντική κατάσταση ενός σωματιδίου πίσω και αφού μέτρησαν αυτήν την κατάσταση. Έτσι, είναι δυνατό να σωθεί η ζωή της γάτας ανεξάρτητα από τις συνθήκες για την κατάρρευση της κυματικής λειτουργίας. Δεν έχει σημασία αν είναι ζωντανός ή νεκρός: μπορείτε πάντα να το κερδίσετε πίσω [σύνδεσμος] .
• 06/03/2011 Το RIA Novosti ανέφερε ότι οι Κινέζοι φυσικοί κατάφεραν να δημιουργήσουν οκτώ φωτονίων "Η γάτα του Σρόντινγκερ"[σύνδεσμος] , που θα διευκολύνει την ανάπτυξη μελλοντικών κβαντικών υπολογιστών

Η εικόνα στον πολιτισμό

Ίσως κανείς δεν έχει κάνει περισσότερα για να διαδώσει την κβαντομηχανική από τη φτωχή γάτα. Ακόμη και οι άνθρωποι που είναι πιο μακριά από αυτό το σύνθετο πεδίο γνώσης, που ανησυχούν για την τύχη του πιθανώς πάσχοντος ζώου, προσπαθούν να κατανοήσουν τις περιπλοκές του πειράματος, ελπίζοντας ότι δεν είναι όλα τόσο άσχημα. Η γάτα εμπνέει τους καλλιτέχνες και τη λαϊκή κουλτούρα.
Ας αναφέρουμε τα κύρια επιτεύγματά του:

Μπορεί μια γάτα να είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα; Πόσα υπάρχουν παράλληλα σύμπαντα? Και υπάρχουν καν; Αυτά δεν είναι καθόλου ερωτήματα επιστημονικής φαντασίας, αλλά πολύ αληθινά επιστημονικά προβλήματα που επιλύονται από την κβαντική φυσική.

Ας ξεκινήσουμε λοιπόν με Η γάτα του Σρέντινγκερ. Αυτό είναι ένα πείραμα σκέψης που προτάθηκε από τον Erwin Schrödinger για να επισημάνει ένα παράδοξο που υπάρχει στην κβαντική φυσική. Η ουσία του πειράματος είναι η εξής.

Μια φανταστική γάτα τοποθετείται ταυτόχρονα σε ένα κλειστό κουτί, καθώς και ο ίδιος φανταστικός μηχανισμός με ραδιενεργό πυρήνα και δοχείο με δηλητηριώδες αέριο. Σύμφωνα με το πείραμα, εάν ο πυρήνας αποσυντεθεί, θα ενεργοποιήσει τον μηχανισμό: το δοχείο αερίου θα ανοίξει και η γάτα θα πεθάνει. Η πιθανότητα πυρηνικής διάσπασης είναι 1 προς 2.

Το παράδοξο είναι ότι, σύμφωνα με την κβαντομηχανική, εάν ο πυρήνας δεν παρατηρηθεί, τότε η γάτα βρίσκεται σε μια λεγόμενη υπέρθεση, με άλλα λόγια, η γάτα βρίσκεται ταυτόχρονα σε καταστάσεις αμοιβαίας αποκλεισμού (είναι και ζωντανή και νεκρή). Ωστόσο, εάν ο παρατηρητής ανοίξει το κουτί, μπορεί να επαληθεύσει ότι η γάτα βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη κατάσταση: είναι είτε ζωντανή είτε νεκρή. Σύμφωνα με τον Schrödinger, η ατελότητα της κβαντικής θεωρίας έγκειται στο γεγονός ότι δεν προσδιορίζει υπό ποιες συνθήκες μια γάτα παύει να βρίσκεται σε υπέρθεση και αποδεικνύεται είτε ζωντανή είτε νεκρή.

Αυτό το παράδοξο επιδεινώνεται από το πείραμα του Wigner, το οποίο προσθέτει την κατηγορία των φίλων σε ένα ήδη υπάρχον πείραμα σκέψης. Σύμφωνα με τον Wigner, όταν ο πειραματιστής ανοίξει το κουτί, θα ξέρει αν η γάτα είναι ζωντανή ή νεκρή. Για τον πειραματιστή, η γάτα παύει να βρίσκεται σε υπέρθεση, αλλά για τον φίλο που βρίσκεται πίσω από την πόρτα και που δεν γνωρίζει ακόμη για τα αποτελέσματα του πειράματος, η γάτα εξακολουθεί να βρίσκεται κάπου «μεταξύ ζωής και θανάτου». Αυτό μπορεί να συνεχιστεί με άπειρες πόρτες και φίλους, και σύμφωνα με παρόμοια λογική, η γάτα θα βρίσκεται σε μια υπέρθεση έως ότου όλοι οι άνθρωποι στο Σύμπαν μάθουν τι είδε ο πειραματιστής όταν άνοιξε το κουτί.

Πώς εξηγεί η κβαντική φυσική ένα τέτοιο παράδοξο; Η κβαντική φυσική προσφέρει ένα πείραμα σκέψης κβαντική αυτοκτονίακαι δύο πιθανές επιλογέςεξελίξεις των γεγονότων που βασίζονται σε διαφορετικές ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής.

Σε ένα πείραμα σκέψης, ένα όπλο στρέφεται στον συμμετέχοντα και είτε θα πυροδοτήσει ως αποτέλεσμα της διάσπασης ενός ραδιενεργού ατόμου είτε όχι. Και πάλι, 50 με 50. Έτσι, ο συμμετέχων στο πείραμα είτε θα πεθάνει είτε όχι, αλλά προς το παρόν είναι, όπως ο γάτος του Σρέντιγκερ, σε υπέρθεση.

Αυτή η κατάσταση μπορεί να ερμηνευτεί με διαφορετικούς τρόπους από την άποψη της κβαντικής μηχανικής. Σύμφωνα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, το όπλο τελικά θα εκτοξευθεί και ο συμμετέχων θα πεθάνει. Σύμφωνα με την ερμηνεία του Everett, η υπέρθεση προβλέπει την παρουσία δύο παράλληλων συμπάντων στα οποία ο συμμετέχων υπάρχει ταυτόχρονα: σε ένα από αυτά είναι ζωντανός (το όπλο δεν πυροβόλησε), στο δεύτερο είναι νεκρός (το όπλο πυροβόλησε). Ωστόσο, εάν η ερμηνεία των πολλών κόσμων είναι σωστή, τότε σε ένα από τα σύμπαντα ο συμμετέχων παραμένει πάντα ζωντανός, γεγονός που οδηγεί στην ιδέα της ύπαρξης της «κβαντικής αθανασίας».

Όσο για τη γάτα του Σρέντινγκερ και τον παρατηρητή του πειράματος, τότε, σύμφωνα με την ερμηνεία του Έβερετ, βρίσκεται επίσης και ο ίδιος και η γάτα σε δύο Σύμπαντα ταυτόχρονα, δηλαδή σε «κβαντική γλώσσα», «μπλεγμένα» μαζί του.

Ακούγεται σαν μια ιστορία από μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο, είναι μια από τις πολλές επιστημονικές θεωρίες που έχουν θέση στη σύγχρονη φυσική.