Dicotomías del gato de Schrödinger. Un físico estadounidense resolvió la paradoja del gato de Schrödinger

Había una especie de cualidad “secundaria”. Él mismo rara vez se ocupaba de un problema científico específico. Su género de trabajo favorito era la respuesta a la investigación científica de otra persona, el desarrollo de este trabajo o la crítica del mismo. A pesar de que el propio Schrödinger era un individualista por naturaleza, siempre necesitó el pensamiento de otra persona y el apoyo para seguir trabajando. A pesar de este peculiar enfoque, Schrödinger logró hacer muchos descubrimientos.

Información biográfica

La teoría de Schrödinger ahora es conocida no sólo por los estudiantes de los departamentos de física y matemáticas. Será de interés para cualquiera que esté interesado en la divulgación científica. Esta teoría fue creada por el famoso físico E. Schrödinger, quien pasó a la historia como uno de los creadores de la mecánica cuántica. El científico nació el 12 de agosto de 1887 en la familia del propietario de una fábrica de hule. El futuro científico, famoso en todo el mundo por su acertijo, cuando era niño le gustaba la botánica y el dibujo. Su primer mentor fue su padre. En 1906, Schrödinger inició sus estudios en la Universidad de Viena, durante los cuales comenzó a admirar la física. Cuando llegó la Primera Guerra Mundial, el científico se fue a servir como artillero. En su tiempo libre estudiaba las teorías de Albert Einstein.

A principios de 1927 se había desarrollado una situación dramática en la ciencia. E. Schrödinger creía que la base de la teoría de los procesos cuánticos debería ser la idea de la continuidad de las ondas. Heisenberg, por el contrario, creía que la base de este campo del conocimiento debería ser el concepto de discreción de las ondas, así como la idea de los saltos cuánticos. Niels Bohr no aceptó ninguna de las dos posiciones.

Avances en la ciencia

Por su creación del concepto de mecánica ondulatoria, Schrödinger recibió el Premio Nobel en 1933. Sin embargo, criado en las tradiciones de la física clásica, el científico no podía pensar en otras categorías y no consideraba la mecánica cuántica como una rama del conocimiento en toda regla. No podía contentarse con el comportamiento dual de las partículas y trató de reducirlo exclusivamente al comportamiento ondulatorio. En su conversación con N. Bohr, Schrödinger lo expresó de esta manera: "Si queremos preservar estos saltos cuánticos en la ciencia, en general lamento haber relacionado mi vida con la física atómica".

Trabajo adicional del investigador.

Además, Schrödinger no fue sólo uno de los creadores de la mecánica cuántica moderna. Fue él quien introdujo el término "objetividad de descripción" en el uso científico. Ésta es la capacidad de las teorías científicas para describir la realidad sin la participación de un observador. Su investigación adicional se dedicó a la teoría de la relatividad, los procesos termodinámicos y la electrodinámica de Born no lineal. Los científicos también han hecho varios intentos de crear una teoría de campo unificada. Además, E. Schrödinger hablaba seis idiomas.

El acertijo más famoso.

La teoría de Schrödinger, en la que aparece ese mismo gato, surgió de la crítica del científico a la teoría cuántica. Uno de sus principales postulados afirma que mientras el sistema no está siendo observado, éste se encuentra en estado de superposición. Es decir, en dos o más estados que excluyen la existencia del otro. El estado de superposición en la ciencia tiene la siguiente definición: es la capacidad de un cuanto, que también puede ser un electrón, un fotón o, por ejemplo, el núcleo de un átomo, de estar simultáneamente en dos estados o incluso en dos puntos. en el espacio en un momento en el que nadie lo observa.

Objetos en diferentes mundos.

Es muy difícil para una persona común entender tal definición. Después de todo, cada objeto del mundo material puede estar en un punto del espacio o en otro. Este fenómeno se puede ilustrar de la siguiente manera. El observador toma dos cajas y en una de ellas mete una pelota de tenis. Quedará claro que está en una casilla y no en la otra. Pero si pones un electrón en uno de los contenedores, entonces la siguiente afirmación será cierta: esta partícula se encuentra simultáneamente en dos cajas, por paradójico que parezca. Del mismo modo, un electrón en un átomo no se encuentra en un punto estrictamente definido en un momento u otro. Gira alrededor del núcleo, ubicado en todos los puntos de la órbita simultáneamente. En ciencia, este fenómeno se llama "nube de electrones".

¿Qué quería demostrar el científico?

Así, el comportamiento de objetos pequeños y grandes se implementa según reglas completamente diferentes. En el mundo cuántico existen algunas leyes, y en el macromundo, otras completamente diferentes. Sin embargo, no existe ningún concepto que explique la transición del mundo de los objetos materiales familiares al micromundo. La teoría de Schrödinger fue creada para demostrar la insuficiencia de la investigación en el campo de la física. El científico quería demostrar que existe una ciencia cuyo objetivo es describir objetos pequeños, y existe un campo de conocimiento que estudia los objetos ordinarios. En gran parte gracias al trabajo del científico, la física se dividió en dos áreas: cuántica y clásica.

La teoría de Schrödinger: descripción

El científico describió su famoso experimento mental en 1935. Para realizarlo, Schrödinger se basó en el principio de superposición. Schrödinger enfatizó que mientras no observemos el fotón, puede ser una partícula o una onda; tanto rojo como verde; tanto redondos como cuadrados. Este principio de incertidumbre, que se deriva directamente del concepto de dualismo cuántico, fue utilizado por Schrödinger en su famoso acertijo sobre el gato. El significado del experimento en resumen es el siguiente:

• Se coloca un gato en una caja cerrada, así como un recipiente que contiene ácido cianhídrico y una sustancia radiactiva.
• El núcleo puede desintegrarse en una hora. La probabilidad de que esto ocurra es del 50%.
• Si un núcleo atómico se desintegra, será registrado por un contador Geiger. El mecanismo funcionará y la caja de veneno se romperá. El gato morirá.
• Si no se pudre, el gato de Schrödinger estará vivo.

Según esta teoría, hasta que se observa al gato, éste se encuentra simultáneamente en dos estados (vivo y muerto), al igual que el núcleo de un átomo (descompuesto o no descompuesto). Por supuesto, esto sólo es posible según las leyes del mundo cuántico. En el macrocosmos, un gato no puede estar vivo y muerto al mismo tiempo.

La paradoja del observador

Para comprender la esencia de la teoría de Schrödinger, también es necesario comprender la paradoja del observador. Su significado es que los objetos del micromundo pueden estar en dos estados simultáneamente sólo cuando no son observados. Por ejemplo, en la ciencia se conoce el llamado “Experimento con 2 rendijas y un observador”. Los científicos dirigieron un haz de electrones sobre una placa opaca en la que se realizaron dos rendijas verticales. En la pantalla detrás de la placa, los electrones pintaron un patrón de ondas. Es decir, dejaron franjas blancas y negras. Cuando los investigadores quisieron observar cómo los electrones volaban a través de las rendijas, las partículas mostraban sólo dos franjas verticales en la pantalla. Se comportaron como partículas, no como ondas.

Explicación de Copenhague

La explicación moderna de la teoría de Schrödinger se llama la de Copenhague. Basado en la paradoja del observador, suena así: mientras nadie observe el núcleo de un átomo en el sistema, se encuentra simultáneamente en dos estados: descompuesto y no descompuesto. Sin embargo, la afirmación de que un gato está vivo y muerto al mismo tiempo es extremadamente errónea. Después de todo, en el macrocosmos nunca se observan los mismos fenómenos que en el microcosmos.

Por tanto, no estamos hablando del sistema “gato-núcleo”, sino del hecho de que el contador Geiger y el núcleo atómico están interconectados. El núcleo puede elegir un estado u otro en el momento en que se realizan las mediciones. Sin embargo, esta elección no se produce en el momento en que el experimentador abre la caja con el gato de Schrödinger. De hecho, la apertura de la caja se produce en el macrocosmos. Es decir, en un sistema que está muy alejado del mundo atómico. Por tanto, el núcleo selecciona su estado precisamente en el momento en que golpea el detector contador Geiger. Por ello, Erwin Schrödinger no describió el sistema con suficiente detalle en su experimento mental.

Conclusiones generales

Por tanto, no es del todo correcto conectar el macrosistema con el mundo microscópico. En el macrocosmos, las leyes cuánticas pierden su fuerza. El núcleo de un átomo puede estar en dos estados simultáneamente sólo en el microcosmos. No se puede decir lo mismo del gato, ya que es un objeto del macrocosmos. Por tanto, sólo a primera vista parece que el gato pasa de una superposición a uno de los estados en el momento de abrir la caja. En realidad, su destino se determina en el momento en que el núcleo atómico interactúa con el detector. La conclusión se puede sacar de la siguiente manera: el estado del sistema en el enigma de Erwin Schrödinger no tiene nada que ver con la persona. No depende del experimentador, sino del detector, el objeto que "observa" el núcleo.

Continuación del concepto.

La teoría de Schrödinger se describe en palabras sencillas de la siguiente manera: mientras el observador no esté mirando el sistema, éste puede encontrarse en dos estados simultáneamente. Sin embargo, otro científico, Eugene Wigner, fue más allá y decidió llevar el concepto de Schrödinger al punto del completo absurdo. "¡Disculpe!", dijo Wigner, "¿Qué pasa si su colega está parado al lado del experimentador observando al gato?" El compañero no sabe qué vio exactamente el propio experimentador en el momento en que abrió la caja con el gato. El gato de Schrödinger surge de la superposición. Sin embargo, no para un colega observador. Sólo en el momento en que este último conozca el destino del gato, podrá finalmente declararse vivo o muerto al animal. Además, miles de millones de personas viven en el planeta Tierra. Y el veredicto final sólo podrá emitirse cuando el resultado del experimento pase a ser propiedad de todos los seres vivos. Por supuesto, se puede contar brevemente a todas las personas el destino del gato y la teoría de Schrödinger, pero se trata de un proceso muy largo y laborioso.

Los principios del dualismo cuántico en física nunca fueron refutados por el experimento mental de Schrödinger. En cierto sentido, se puede decir que cada ser no está vivo ni muerto (en superposición) siempre que haya al menos una persona que no lo observe.

Mucha gente ha oído el acertijo de un gato que, al meterse en una caja, se encontraba en varios estados a la vez y no estaba ni muerto ni vivo al mismo tiempo. La mayoría de nosotros hemos oído hablar del regalo del desafortunado gato, pero no del científico que lo inventó. El creador del enigma es el científico vienés Erwin Schrödinger.

Schrödinger nació en lo que entonces era Austria-Hungría en una familia adinerada. El padre de Erwin fomentó la ciencia y su abuelo materno era químico. El científico estudió bien en la escuela y comenzó a pensar en cuestiones serias de física cuando era estudiante. En aquella época, los científicos estudiaban el comportamiento de las partículas elementales entonces descubiertas y trataban de explicar por qué su comportamiento no puede describirse según las leyes de la física clásica. Muchos teóricos participaron en discusiones, disputas, formularon diversas hipótesis, etc. Schrödinger propuso su visión de la naturaleza de las ondas electromagnéticas, describiéndolas mediante una ecuación compleja. Aunque una explicación matemática requiere escribir una función compleja, la teoría de Schrödinger también se puede explicar con palabras sencillas.

La esencia de la teoría de Schrödinger.

Hoy se sabe que sólo el comportamiento de los objetos macroscópicos puede describirse mediante las leyes de la física clásica, y aquellos que no son visibles a simple vista no están sujetos a ellas en absoluto. La teoría del científico sólo puede aplicarse a aquellos objetos cuyas dimensiones son comparables a los tamaños de moléculas, átomos e incluso partículas elementales como electrones, protones y otros.

Sugirió que las partículas pequeñas tienen dos propiedades a la vez: materia (masa, extensión, velocidad) y ondas (amplitud, frecuencia, etc.). Al principio era difícil imaginar por qué sucedía esto. Por tanto, hubo que descartar todas las enseñanzas de la mecánica clásica de Newton. Schrödinger creía que con la ayuda de las matemáticas la relación inseparable se puede explicar mediante la escritura. Desde un punto de vista matemático, el científico tenía razón, pero su explicación de la relación como físico resultó ser incorrecta. Físicos como Heisenberg, Bohr, Einstein y Sommerfeld refutaron su opinión. De aquí surge el famoso acertijo sobre el gato.

Percepción del micromundo.

Las partículas que forman un átomo y los propios átomos son tan pequeñas que no tenemos la oportunidad de estimar empíricamente su masa, volumen, velocidad y otros parámetros físicos. Los científicos sólo pueden registrar franjas de luz y cambios en una película sensible especial y, mediante cálculos, determinar las características de los microobjetos.

Utilizando una función matemática, se puede describir el estado de una partícula, pero es sólo una herramienta matemática, carente de significado físico. Usando la función de onda al cuadrado, se puede determinar solo la probabilidad con la que aparecerá un microelemento en el volumen de espacio obtenido a partir de los valores de coordenadas diferenciales. Sólo así se puede revelar en palabras sencillas la esencia de la teoría de Schrödinger tal como la vieron científicos como Einstein, Heisenberg y otros.

El gato de Schrödinger en palabras sencillas

El propio científico discutía constantemente, sin reconocer ninguna otra idea sobre su ecuación. Creía que, tal como se deriva, es bastante claro y que el concepto de probabilidad en sí es muy vago. En su opinión, los microobjetos tendrían un impacto en el macrocosmos si todo fuera como creían los científicos que no estaban de acuerdo con él. Como explicación visual de su acierto, puso un ejemplo con un gato y una caja cuyas paredes no permiten ver ni oír lo que sucede en ella.

Esta caja contiene una cápsula autodestructiva con veneno y solo un átomo de un elemento radiactivo. La probabilidad de que un átomo se desintegre en 1 hora es del 50%. En caso de descomposición, se activa un sensor que activa un mecanismo diseñado para destruir el matraz. Pero, dado que es posible descubrir si la desintegración de un átomo se ha producido sólo experimentalmente, no se puede saber si este proceso ha ocurrido o no. También es imposible decir con certeza si el gato murió o siguió vivo. En consecuencia, antes de abrir la caja, se puede decir que está vivo y muerto al mismo tiempo, y después de abrirla, se puede decir con seguridad si se produjo una de dos posibilidades. Dado que no existe otro estado que el de vivo o muerto para un gato, la inconsistencia de la teoría cuántica ha quedado claramente demostrada. Por tanto, en el futuro, la ciencia cuántica estableció algunas reglas para su aplicabilidad. Por último, un vídeo sobre el gato de Schrödinger.

Si se abre la caja, entonces el experimentador debe ver sólo un estado específico: "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" o "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo".

“El gato de Schrödinger” es el nombre de un entretenido experimento mental realizado, como probablemente ya habrás adivinado, por Schrödinger, o más precisamente, por el premio Nobel de Física, el científico austriaco Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Wikipedia define el experimento de la siguiente manera: “Se coloca un gato en una caja cerrada. La caja contiene un mecanismo que contiene un núcleo radiactivo y un recipiente con gas venenoso. Los parámetros experimentales se seleccionan de modo que la probabilidad de que el núcleo se desintegre en 1 hora. es del 50%, si el núcleo se desintegra, se activa el mecanismo: el recipiente con el gas se abre y el gato muere.

Según la mecánica cuántica, si no se realiza ninguna observación del núcleo, entonces su estado se describe mediante una superposición (mezcla) de dos estados: un núcleo descompuesto y un núcleo no descompuesto, por lo tanto, un gato sentado en una caja está vivo y muerto. al mismo tiempo. Si se abre la caja, entonces el experimentador debe ver sólo un estado específico: "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" o "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo".

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Resulta que al final tenemos un gato vivo o muerto, pero potencialmente, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Así, Schrödinger intentó demostrar las limitaciones de la mecánica cuántica, sin aplicarle determinadas reglas.

La interpretación de Copenhague de la física cuántica, y en particular de este experimento, indica que el gato adquiere las propiedades de una de las fases potenciales (vivo-muerto) sólo después de que el observador interviene en el proceso.

Es decir, cuando un Schrödinger en particular abre una caja, con toda seguridad tendrá que cortar salchichas o llamar al veterinario. El gato definitivamente estará vivo o muerto repentinamente. Pero hasta que no haya un observador en el proceso, una persona específica que tenga indudables ventajas en forma de visión y, como mínimo, una conciencia clara, el gato estará en el limbo "entre el cielo y la tierra".

La antigua parábola del gato que camina solo adquiere en este contexto nuevos matices. Sin duda, el gato de Schrödinger no es la criatura más próspera del Universo. Deseémosle al gato un buen resultado y pasemos a otro entretenido problema del misterioso y a veces despiadado mundo de la mecánica cuántica.

Suena así: "¿Qué sonido hace un árbol que cae en el bosque si no hay ninguna persona cerca que pueda percibir este sonido?" Aquí, en contraste con el destino blanco y negro del gato infeliz/feliz, nos enfrentamos a una paleta multicolor de especulaciones: no hay sonido/hay sonido, cómo es, si existe y si no está ahí, entonces ¿por qué? Esta pregunta no puede responderse por una razón muy sencilla: la imposibilidad de realizar el experimento. Al fin y al cabo, cualquier experimento implica la presencia de un observador capaz de percibir y sacar conclusiones.

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Es decir, es imposible adivinar qué les sucede a los objetos de la realidad que nos rodean en nuestra ausencia. Y si no se puede percibir, entonces no existe. Tan pronto como salimos de una habitación, todo su contenido, junto con la habitación misma, deja de existir o, más precisamente, continúa existiendo sólo en potencial.

Al mismo tiempo, se produce un incendio o una inundación, un robo de equipos o invitados no invitados. Es más, también existimos en él, en diferentes estados potenciales. Uno camina por la habitación y silba una melodía estúpida, otro mira tristemente por la ventana, el tercero habla con mi esposa por teléfono. En él también vive nuestra muerte repentina o una buena noticia en forma de una llamada telefónica inesperada.

Imagina por un momento todas las posibilidades que se esconden detrás de la puerta. Ahora imagina que todo nuestro mundo es sólo una colección de potenciales no realizados. Es gracioso, ¿no?

ACERCA DE Sin embargo, aquí surge una pregunta lógica: ¿y qué? Sí, es gracioso, sí, es interesante, pero ¿qué cambia esto, en esencia? La ciencia guarda modestamente silencio al respecto. Para la física cuántica, este conocimiento abre nuevos caminos para comprender el Universo y sus mecanismos, pero para nosotros, personas alejadas de los grandes descubrimientos científicos, esa información parece no tener ninguna utilidad.

¿¡Cómo puede ser que esto no sirva de nada!? Después de todo, si yo, un mortal, existo en este mundo, entonces yo, un inmortal, existo en otro mundo. Si mi vida consiste en una racha de fracasos y decepciones, entonces en algún lugar existo: ¿éxito y feliz? De hecho, no hay nada fuera de nuestras sensaciones, así como no hay espacio hasta que entremos en ellas. Nuestros órganos de percepción sólo nos engañan, dibujando en nuestro cerebro una imagen del mundo que nos “rodea”. Lo que realmente hay fuera de nosotros sigue siendo un secreto detrás de siete sellos.

Para mi vergüenza, quiero admitir que escuché esta expresión, pero no sabía en absoluto qué significaba ni siquiera sobre qué tema se usaba. Déjame contarte lo que leí en Internet sobre este gato... -

« El gato de Shroedinger“- este es el nombre del famoso experimento mental del famoso físico teórico austriaco Erwin Schrödinger, que también es premio Nobel. Con la ayuda de este experimento ficticio, el científico quería mostrar lo incompleta de la mecánica cuántica en la transición de los sistemas subatómicos a los sistemas macroscópicos.

El artículo original de Erwin Schrödinger se publicó en 1935. En él, el experimento se describía utilizando o incluso personificando:

También se pueden construir casos en los que haya bastante burlesque. Que se encierre a un gato en una cámara de acero con la siguiente máquina diabólica (que debería ser así independientemente de la intervención del gato): dentro de un contador Geiger hay una cantidad minúscula de sustancia radiactiva, tan pequeña que sólo un átomo puede desintegrarse en una hora, pero con lo mismo lo más probable es que no se desintegre, si esto sucede, se descarga el tubo de lectura y se activa el relé, soltándose el martillo, que rompe el matraz con ácido cianhídrico;

Si dejamos todo este sistema solo durante una hora, entonces podemos decir que el gato estará vivo después de este tiempo, siempre y cuando el átomo no se desintegre. La primera desintegración del átomo envenenaría al gato. La función psi del sistema en su conjunto expresará esto mezclando o untando un gato vivo y uno muerto (perdón por la expresión) en partes iguales. Lo típico en tales casos es que la incertidumbre originalmente limitada al mundo atómico se transforma en incertidumbre macroscópica, que puede eliminarse mediante observación directa. Esto nos impide aceptar ingenuamente que el “modelo borroso” refleja la realidad. Esto en sí mismo no significa nada confuso o contradictorio. Existe una diferencia entre una foto borrosa o desenfocada y una foto de nubes o niebla.

En otras palabras:

1. Hay una caja y un gato. La caja contiene un mecanismo que contiene un núcleo atómico radiactivo y un recipiente con gas venenoso. Los parámetros experimentales se seleccionaron de modo que la probabilidad de desintegración nuclear en 1 hora sea del 50%. Si el núcleo se desintegra, se abre un recipiente con gas y el gato muere. Si el núcleo no se descompone, el gato permanece vivo y coleando.
2. Cerramos al gato en una caja, esperamos una hora y hacemos la pregunta: ¿el gato está vivo o muerto?
3. La mecánica cuántica parece decirnos que el núcleo atómico (y por tanto el gato) se encuentra en todos los estados posibles simultáneamente (ver superposición cuántica). Antes de abrir la caja, el sistema gato-núcleo está en el estado "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" con una probabilidad del 50% y en el estado "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo" con una probabilidad del 50%. Resulta que el gato sentado en la caja está vivo y muerto al mismo tiempo.
4. Según la interpretación moderna de Copenhague, el gato está vivo/muerto sin ningún estado intermedio. Y la elección del estado de desintegración del núcleo no se produce en el momento de abrir la caja, sino incluso cuando el núcleo ingresa al detector. Porque la reducción de la función de onda del sistema “gato-detector-núcleo” no está asociada al observador humano de la caja, sino al detector-observador del núcleo.

Según la mecánica cuántica, si no se observa el núcleo de un átomo, entonces su estado se describe mediante una mezcla de dos estados: un núcleo descompuesto y un núcleo no descompuesto, por lo tanto, un gato sentado en una caja y personificando el núcleo de un átomo. Está vivo y muerto al mismo tiempo. Si se abre la caja, el experimentador sólo puede ver un estado específico: "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" o "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo".

La esencia en el lenguaje humano: El experimento de Schrödinger demostró que, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, el gato está vivo y muerto, lo cual no puede ser así. Por tanto, la mecánica cuántica tiene importantes defectos.

La pregunta es: ¿cuándo deja de existir un sistema como mezcla de dos estados y elige uno específico? El propósito del experimento es mostrar que la mecánica cuántica está incompleta sin algunas reglas que indiquen bajo qué condiciones la función de onda colapsa y el gato muere o permanece vivo pero ya no es una mezcla de ambas. Como está claro que un gato debe estar vivo o muerto (no existe un estado intermedio entre la vida y la muerte), esto será similar para el núcleo atómico. Debe estar descompuesto o no descompuesto ().

Otra interpretación más reciente del experimento mental de Schrödinger es una historia que el personaje de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, le contó a su vecina Penny, menos educada. El punto de la historia de Sheldon es que el concepto del gato de Schrödinger se puede aplicar a las relaciones humanas. Para entender qué está pasando entre un hombre y una mujer, qué tipo de relación hay entre ellos: buena o mala, basta con abrir la caja. Hasta entonces, la relación es buena y mala.

A continuación se muestra un videoclip de este intercambio de Big Bang Theory entre Sheldon y Penia.

La ilustración de Schrödinger es el mejor ejemplo para describir la principal paradoja de la física cuántica: según sus leyes, partículas como electrones, fotones e incluso átomos existen en dos estados al mismo tiempo (“vivos” y “muertos”, si recordamos el gato sufrido). Estos estados se llaman.

El físico estadounidense Art Hobson () de la Universidad de Arkansas (Arkansas State University) propuso su solución a esta paradoja.

“Las mediciones en física cuántica se basan en el funcionamiento de ciertos dispositivos macroscópicos, como un contador Geiger, con cuya ayuda se determina el estado cuántico de los sistemas microscópicos: átomos, fotones y electrones. La teoría cuántica implica que si conecta un sistema microscópico (partícula) a algún dispositivo macroscópico que distingue dos estados diferentes del sistema, entonces el dispositivo (un contador Geiger, por ejemplo) entrará en un estado de entrelazamiento cuántico y también se encontrará en dos superposiciones al mismo tiempo. Sin embargo, es imposible observar este fenómeno directamente, lo que lo hace inaceptable”, afirma el físico.

Hobson dice que en la paradoja de Schrödinger, el gato desempeña el papel de un dispositivo macroscópico, un contador Geiger, conectado a un núcleo radiactivo para determinar el estado de desintegración o “no desintegración” de ese núcleo. En este caso, un gato vivo será un indicador de "no descomposición" y un gato muerto será un indicador de descomposición. Pero según la teoría cuántica, el gato, al igual que el núcleo, debe existir en dos superposiciones de vida y muerte.

En cambio, según el físico, el estado cuántico del gato debería estar entrelazado con el estado del átomo, es decir, que están en una "relación no local" entre sí. Es decir, si el estado de uno de los objetos enredados cambia repentinamente al opuesto, entonces el estado de su par también cambiará, sin importar qué tan lejos estén uno del otro. Hobson hace referencia a esta teoría cuántica.

“Lo más interesante de la teoría del entrelazamiento cuántico es que el cambio de estado de ambas partículas se produce instantáneamente: ninguna luz o señal electromagnética tendría tiempo de transmitir información de un sistema a otro. Así que se podría decir que es un objeto dividido en dos partes por el espacio, sin importar cuán grande sea la distancia entre ellas”, explica Hobson.

El gato de Schrödinger ya no está vivo y muerto al mismo tiempo. Está muerto si la desintegración ocurre y vivo si la desintegración nunca ocurre.

Agreguemos que tres grupos más de científicos propusieron soluciones similares a esta paradoja durante los últimos treinta años, pero no fueron tomadas en serio y pasaron desapercibidas en amplios círculos científicos. Hobson que la solución a las paradojas de la mecánica cuántica, al menos teóricamente, es absolutamente necesaria para su comprensión profunda.

Schrödinger

Pero hace poco los TEÓRICOS EXPLICARON CÓMO LA GRAVEDAD MATA AL GATO DE SCHRODINGER, pero esto es más complicado...-

Como regla general, los físicos explican el fenómeno de que la superposición es posible en el mundo de las partículas, pero imposible en el caso de los gatos u otros macroobjetos, la interferencia del medio ambiente. Cuando un objeto cuántico atraviesa un campo o interactúa con partículas aleatorias, inmediatamente adopta un solo estado, como si estuviera medido. Así es como se destruye la superposición, como creían los científicos.

Pero incluso si de alguna manera fuera posible aislar un macroobjeto en estado de superposición de las interacciones con otras partículas y campos, tarde o temprano adoptaría un solo estado. Al menos esto es cierto para los procesos que ocurren en la superficie de la Tierra.

“En algún lugar del espacio interestelar, tal vez un gato tendría una oportunidad, pero en la Tierra o cerca de cualquier planeta esto es extremadamente improbable. Y la razón es la gravedad”, explica el autor principal del nuevo estudio, Igor Pikovsky (), del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Pikovsky y sus colegas de la Universidad de Viena sostienen que la gravedad tiene un efecto destructivo sobre las superposiciones cuánticas de macroobjetos y, por lo tanto, no observamos fenómenos similares en el macrocosmos. El concepto básico de la nueva hipótesis, por cierto, se encuentra en el largometraje “Interstellar”.

La teoría de la relatividad general de Einstein afirma que un objeto extremadamente masivo doblará el espacio-tiempo a su alrededor. Considerando la situación a un nivel más pequeño, podemos decir que para una molécula ubicada cerca de la superficie de la Tierra, el tiempo pasará algo más lento que para una ubicada en la órbita de nuestro planeta.

Debido a la influencia de la gravedad en el espacio-tiempo, una molécula afectada por esta influencia experimentará una desviación en su posición. Y esto, a su vez, debería afectar su energía interna: vibraciones de partículas en una molécula que cambian con el tiempo. Si una molécula fuera introducida en un estado de superposición cuántica de dos ubicaciones, entonces la relación entre la posición y la energía interna pronto obligaría a la molécula a "elegir" sólo una de las dos posiciones en el espacio.

“En la mayoría de los casos, el fenómeno de la decoherencia se debe a influencias externas, pero en este caso la vibración interna de las partículas interactúa con el movimiento de la propia molécula”, explica Pikovsky.

Este efecto aún no se ha observado porque otras fuentes de decoherencia, como los campos magnéticos, la radiación térmica y las vibraciones, suelen ser mucho más fuertes y provocan la destrucción de los sistemas cuánticos mucho antes que la gravedad. Pero los experimentadores se esfuerzan por probar la hipótesis.

También se podría utilizar una configuración similar para probar la capacidad de la gravedad para destruir sistemas cuánticos. Para ello será necesario comparar interferómetros verticales y horizontales: en el primero, la superposición pronto desaparecerá debido a la dilatación del tiempo en diferentes “alturas” del camino, mientras que en el segundo, la superposición cuántica puede permanecer.

fuentes

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Aquí hay un poco más pseudocientífico: por ejemplo, y aquí. Si aún no lo sabes, lee sobre y qué es. Y descubriremos qué

El gato de Schrödinger es el más misterioso de todos los gatos, gatos, gatos, gatos que tanto adora la humanidad. Los vídeos virales de gatos difundidos por la World Wide Web con millones de visitas diarias, y las imágenes de lindos gatitos en vallas publicitarias pueden hacernos comprar cualquier producto. El campo de la divulgación científica también tiene sus propios héroes bigotudos y rayados. Más precisamente, uno de ellos es el gato de Schrödinger. Seguramente habrás oído hablar de ello, incluso si no estás involucrado en la mecánica cuántica. Entonces, ¿por qué el famoso gato ha perseguido a físicos y letristas durante casi cien años y también se ha convertido en uno de los objetos más curiosos de la cultura de masas moderna?

El gato de Schrödinger como metáfora

Por paradójico que parezca, el físico teórico austriaco y premio Nobel Erwin Schrödinger es el “padre” del gato más misterioso, y no el dueño. Después de todo El gato de Shroedinger es un experimento mental, una paradoja teórica y una metáfora realmente sorprendente para describir la superposición cuántica.

¿Había un gato?

La pregunta "¿Schrödinger tenía un gato?" todavía permanece abierto. Aunque, según varias fuentes, en una de las primeras ediciones FísicaHoy hay una fotografía del científico con su gato Milton. Por otro lado, en el texto original del artículo de 1935, donde Erwin Schrödinger describía su hipotético experimento, no se trata de un gato en absoluto, sino de un gato (die Katze). ¿Por qué el físico eligió a un representante felino como protagonista de su concepto? ¿Cómo se convirtió el gato en gato? Estas preguntas parecen destinadas a seguir siendo retóricas.

El gato de Schrödinger está muerto con un 50% de posibilidades

Sin embargo, si la fuente de inspiración del investigador fue su mascota personal, entonces, aparentemente, la razón fue un jarrón roto por un gato o un papel tapiz dañado. Porque lo principal que hace el gato de Schrödinger durante el experimento es quedarse encerrado en una caja de acero y... morir. Es cierto, con una probabilidad del 50%. Más precisamente, además del pobre animal, dentro de la caja se coloca un mecanismo especial que contiene un núcleo radiactivo y un recipiente con gas venenoso. Si el núcleo se desintegra, el mecanismo se activa y el gato muere a causa del gas liberado. Si no funciona, vive. Pero sólo el observador que abre la caja puede conocer su destino. Hasta entonces, el gato está vivo y muerto.

Sin gato, la mecánica cuántica no es lo mismo

Toda esta situación, a primera vista paradójica, ilustra claramente una de las disposiciones de la mecánica cuántica. Según él, el núcleo atómico se encuentra simultáneamente en todos los estados posibles: desintegración y no desintegración. Si no se hace ninguna observación del átomo, entonces su estado se describe mediante una mezcla de estas dos características. Por lo tanto, el gato, léase, el núcleo de un átomo, está vivo y muerto. Y esto es simplemente imposible. Esto significa que la mecánica cuántica carece de algunas reglas que determinen las condiciones bajo las cuales el destino del gato es claramente claro.

El gato de Schrödingr: variedades

No es de extrañar que el significado de lo que está pasando con el mítico gato en una caja de acero tenga varias interpretaciones.

• Variedad de Copenhague

Existe la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, cuyos autores son Niels Bohr y Werner Heisenberg. Según él, el gato permanece en ambos estados, independientemente del observador. Después de todo, el momento decisivo no ocurre cuando se abre el cajón, sino cuando se activa el mecanismo. Es decir, el animal hace tiempo que murió a causa del gas, pero la caja sigue cerrada. En otras palabras, en la interpretación de Copenhague no existe un estado "muerto-vivo", porque está determinado por un detector que reacciona a la desintegración del núcleo.

• variedad Everett

También existe una interpretación de muchos mundos, o interpretación de Everett. Ella interpreta la experiencia con el gato de Schrödinger como dos mundos que existen por separado, cuya división se produce en el momento en que se abre la caja. En un universo el gato está sano y salvo, en otro no sobrevivió al experimento.

• "suicidio cuántico"

De una forma u otra, el pobre gato Schrödinger fue “atormentado” por muchos físicos. Algunos, por ejemplo, propusieron considerar la situación del gato desde el punto de vista del propio animal; después de todo, él sabe mejor que todos los físicos del mundo si está vivo o muerto. Realmente, no se puede discutir con eso. Este enfoque se llama “suicidio cuántico” e hipotéticamente permite comprobar cuál de estas interpretaciones es correcta.

Cada uno puede criar su propia variedad.

Si nos fijamos en la ciencia física moderna, podemos decir con seguridad que en las páginas de la investigación, el sufrido gato de Schrödinger está más vivo que cualquier otra persona viva. De vez en cuando, los científicos ofrecen sus soluciones a esta conocida paradoja y también desarrollan el concepto en el marco de desarrollos muy interesantes.

• "segunda caja"

Por ejemplo, el año pasado, investigadores de la Universidad de Yale "le dieron" al gato de Schrödinger una segunda caja para que jugara al escondite mortal. Basándose en este enfoque, los científicos intentaron simular el sistema necesario para el funcionamiento de una computadora cuántica. Al fin y al cabo, como sabéis, una de las principales dificultades a la hora de crear este tipo de máquinas es la necesidad de corregir errores. Y resulta que utilizar los gatos de Schrödinger es una forma prometedora de gestionar el exceso de información cuántica.

• "micro gato"

Y hace apenas un par de semanas, un equipo internacional de científicos, liderado por expertos rusos en el campo de la óptica cuántica, logró “criar” gatos microscópicos de Schrödinger para avanzar en la búsqueda de la frontera entre el mundo cuántico y el clásico. Así es como el gato de Schrödinger ayuda a los físicos a desarrollar tecnologías de comunicación cuántica y criptografía.

El gato de Schrödinger es una estrella de la cultura pop

Estudio África / Shutterstock.com

Si el gato no puede escapar de su desafortunada caja, entonces logró salir de los límites de los conceptos científicos y las páginas de investigación. ¡Y cómo!

El personaje de un gato misterioso con un destino difícil aparece con envidiable coherencia en obras de cultura popular. Así, el gato de Schrödinger aparece en los libros de Terry Pratchett, Fredrik Pohl, Douglas Adams y otros escritores de fama mundial. Por supuesto, hubo mención del gato en proyectos televisivos populares como “The Big Bang Theory” y “Doctor Who”. Sin olvidar que la imagen del gato de Schrödinger se encuentra constantemente en los videojuegos y en las letras de las canciones. Y el portal de Internet ThinkGeek ya ha hecho una fortuna vendiendo camisetas con la inscripción en un lado: "El gato de Schrodinger está vivo" y en el otro: "El gato de Schrodinger está muerto".

Los gatos lo hacen mejor

De acuerdo, puedes observar algo sorprendente: el gato científico más famoso es solo un modelo visualizado para probar una hipótesis. Sin embargo, la participación de la mascota con cola le dio al experimento una cantidad significativa de poesía y encanto. ¿O tal vez es simplemente que los gatos lo hacen todo mejor? Muy posible.

Y recuerde: como resultado del experimento de Schrödinger, ni un solo gato resultó herido.

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