La ley de Schrödinger en palabras sencillas. La teoría de Schrödinger: descripción, características, experimentos y aplicación.

En 1935, el gran físico, premio Nobel y fundador de la mecánica cuántica Erwin Schrödinger formuló su famosa paradoja.

El científico sugirió que si tomas cierto gato y lo colocas en una caja de acero opaca con una "máquina infernal", en una hora estará vivo y muerto al mismo tiempo. El mecanismo de la caja se ve así: dentro del contador Geiger hay una cantidad microscópica de una sustancia radiactiva que puede desintegrarse en un solo átomo en una hora; al mismo tiempo, con la misma probabilidad no se descompondrá. Si aún se pudre, entonces el mecanismo de palanca funcionará y el martillo romperá el recipiente con ácido cianhídrico y el gato morirá; si no hay descomposición, el recipiente permanecerá intacto y el gato estará vivo y coleando.

Si no estuviéramos hablando de un gato y una caja, sino del mundo de las partículas subatómicas, entonces los científicos dirían que el gato está vivo y muerto al mismo tiempo, pero en el macrocosmos tal conclusión es incorrecta. Entonces, ¿por qué operamos con tales conceptos cuando hablamos de partículas de materia más pequeñas?

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 superposiciones.

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 la ayuda del cual se determina el estado cuántico de los sistemas microscópicos: átomos, fotones y electrones. La teoría cuántica implica que si se conecta un microscopio. sistema (partícula) a algún dispositivo macroscópico, distinguiendo dos estados diferentes del sistema, entonces el dispositivo (contador Geiger, por ejemplo) entrará en un estado de entrelazamiento cuántico y también se encontrará en dos superposiciones al mismo tiempo. 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 "conexión 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. Por tanto, podemos decir que se trata de un solo objeto. Dividimos el espacio en dos partes, por grande que 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 señala que resolver las paradojas de la mecánica cuántica, al menos teóricamente, es absolutamente necesario para su comprensión profunda.

Para mi vergüenza, quiero admitir que escuché esta expresión, pero no sabía 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. Aquí está la cita:

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 la misma probabilidad no podrá desintegrarse; 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 objetivo del experimento es mostrar que la mecánica cuántica está incompleta sin algunas reglas que indiquen en qué condiciones la función de onda colapsa y el gato muere o permanece vivo, pero deja de ser 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 deteriorado o no (Wikipedia).

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 superposiciones.

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, dice el físico, el estado cuántico del gato debería estar entrelazado con el estado del átomo, lo que significa 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. Al mismo tiempo, Hobson se refiere a la confirmación experimental de 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 puede 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 señala que resolver las paradojas de la mecánica cuántica, al menos teóricamente, es absolutamente necesario para su comprensión profunda.

Schrödinger

Pero recientemente, 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, o 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 la oportunidad de mantener la coherencia cuántica, pero en la Tierra o cerca de cualquier planeta esto es extremadamente improbable. Y la razón de esto es la gravedad”, explica el autor principal del nuevo estudio, Igor Pikovski, 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 describe brevemente 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 está asociado 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 debería desaparecer pronto debido a la dilatación del tiempo en diferentes “alturas” del camino, mientras que en el segundo, la superposición cuántica puede permanecer.

En 1935, un ferviente oponente de la recién emergente mecánica cuántica, Eric Schrödinger, publicó un artículo que pretendía exponer y demostrar la inconsistencia de la nueva rama del desarrollo de la física.

La esencia del artículo es realizando un experimento mental:

1. Se coloca un gato vivo en una caja completamente sellada.
2. Al lado del gato se coloca un contador Geiger que contiene un átomo radiactivo.
3. Un matraz lleno de ácido se conecta directamente al contador Geiger.
4. La posible desintegración de un átomo radiactivo activará el contador Geiger, que, a su vez, romperá el matraz y el ácido derramado matará al gato.
5. ¿El gato seguirá vivo o morirá si se queda con vecinos tan incómodos?
6. Se asigna una hora para el experimento.

La respuesta a esta pregunta tenía como objetivo demostrar la inconsistencia de la teoría cuántica, que se basa en la superposición: la ley de la paradoja: todas las micropartículas de nuestro mundo siempre se encuentran simultáneamente en dos estados, hasta que comienzan a observarse.

Es decir, al estar en un espacio cerrado (teoría cuántica), nuestro gato, como su vecino impredecible, el átomo, están presentes simultáneamente. en dos estados:

1. Un gato vivo y al mismo tiempo muerto.
2. Un átomo descompuesto y al mismo tiempo no descompuesto.

Lo cual, según la física clásica, es un completo absurdo. La existencia simultánea de cosas tan mutuamente excluyentes es imposible.

Y esto es correcto, pero sólo desde el punto de vista del macrocosmos. Mientras que en el micromundo se aplican leyes completamente diferentes, por eso Schrödinger se equivocó al aplicar las leyes del macromundo a las relaciones dentro del micromundo. No comprender que la observación deliberada de las incertidumbres actuales del micromundo elimina esto último.

Es decir, si abrimos un sistema cerrado en el que se coloca un gato junto con un átomo radiactivo, veremos sólo uno de los posibles estados del sujeto.

Así lo demostró el físico estadounidense de la Universidad de Arkansas Art Hobson. Según su teoría, si se conecta un microsistema (átomo radiactivo) con un macrosistema (contador Geiger), este último necesariamente quedará imbuido del estado de entrelazamiento cuántico del primero y entrará en superposición. Y como no podemos observar directamente este fenómeno, resultará inaceptable para nosotros (como demostró Schrödinger).

Entonces, descubrimos que el átomo y el contador de radiación están en la misma superposición. Entonces, ¿a quién o qué, para este sistema, podemos llamar gato? Si pensamos con lógica, el gato, en este caso, se convierte en un indicador del estado del núcleo radiactivo (simplemente un indicador):

1. El gato está vivo, el núcleo no se ha descompuesto.
2. El gato está muerto, el núcleo se ha desintegrado.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que el gato también forma parte de un único sistema, ya que también está dentro de la caja. Por lo tanto, según la teoría cuántica, el gato se encuentra en la llamada conexión no local con el átomo, es decir. en un estado de confusión, lo que significa en una superposición del micromundo.

De esto se deduce que si hay un cambio repentino en uno de los objetos del sistema, lo mismo le sucederá a otro objeto, por muy lejos que estén uno del otro. Un cambio instantáneo en el estado de ambos objetos demuestra que estamos ante un solo sistema, simplemente dividido por el espacio en dos partes.

Esto significa que podemos decir con seguridad que el gato de Schrödinger está instantáneamente vivo, si el átomo no se ha desintegrado, o muerto, si el átomo se ha desintegrado.

Y, sin embargo, fue gracias al experimento mental de Schrödinger que se construyó un dispositivo matemático que describe las superposiciones del micromundo. Este conocimiento ha encontrado una amplia aplicación en criptografía y tecnología informática.

Por último, me gustaría señalar el amor inagotable por la misteriosa paradoja del “gato de Schrodinger” por parte de todo tipo de escritores y cine. eso es solo Algunos ejemplos:

1. Un dispositivo mágico llamado "El gato de Schrodinger" en la novela "La última guardia" de Lukyanenko.
2. En la novela policíaca de Douglas Adams, La agencia de detectives de Dirk Gfully, hay una animada discusión sobre el problema del gato de Schrödinger.
3. En la novela de R. E. Heinlein El gato camina por las paredes, el personaje principal, un gato, se encuentra casi constantemente en dos estados a la vez.
4. Al famoso gato de Cheshire de Lewis Carroll en la novela "Alicia en el país de las maravillas" le encanta aparecer en varios lugares a la vez.
5. En la novela Fahrenheit 451, Ray Bradbury plantea la cuestión del gato de Schrödinger, en forma de perro mecánico muerto viviente.
6. En la novela "El mago sanador", Christopher Stasheff describe de forma muy original su visión del gato de Schrödinger.

Y muchas otras ideas encantadoras y completamente imposibles sobre un experimento mental tan misterioso.

Quizás algunos de ustedes hayan escuchado la frase "el gato de Schrödinger". Sin embargo, para la mayoría de la gente este nombre no significa nada.

Si usted se considera un sujeto pensante e incluso pretende ser un intelectual, entonces debería averiguar qué es el gato de Schrödinger y por qué se hizo famoso.

El gato de Shroedinger es un experimento mental propuesto por el físico teórico austriaco Erwin Schrödinger. Este talentoso científico recibió el Premio Nobel de Física en 1933.

Con su famoso experimento quiso mostrar lo incompleto de la mecánica cuántica en la transición de los sistemas subatómicos a los macroscópicos.

Erwin Schrödinger intentó explicar su teoría utilizando el ejemplo original de un gato. Quería hacerlo lo más simple posible para que cualquiera pudiera entender su idea.

Si lo logró o no, lo descubrirás leyendo el artículo hasta el final.

La esencia del experimento del gato de Schrödinger

Supongamos que cierto gato está encerrado en una cámara de acero con una máquina tan infernal (que debe estar protegida de la intervención directa del gato): dentro del contador Geiger hay una cantidad tan pequeña de material radiactivo que solo un átomo puede desintegrarse en una hora. , pero con la misma probabilidad no puede desintegrarse; 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.

Es decir, tenemos una caja y un gato. La caja contiene un dispositivo con un núcleo atómico radiactivo y un recipiente con gas venenoso.

Durante el experimento, la probabilidad de desintegración o no desintegración del núcleo es igual al 50%. Por tanto, si se descompone, el animal morirá, y si el núcleo no se descompone, el gato de Schrödinger seguirá vivo.

Encerramos al gato en una caja y esperamos una hora, reflexionando sobre la fragilidad de la vida.

Según las leyes de la mecánica cuántica, el núcleo (y, en consecuencia, el propio gato) puede encontrarse simultáneamente en todos los estados posibles (ver superposición cuántica).

Hasta el momento en que se abre la caja, el sistema "núcleo del gato" supone dos posibles resultados de eventos: "desintegración del núcleo - el gato está muerto" con una probabilidad del 50%, y "la desintegración del núcleo no ocurrió - el gato está vivo" ”con el mismo grado de probabilidad.

Resulta que el gato de Schrödinger, sentado dentro de la caja, está vivo y muerto al mismo tiempo.

La interpretación de Copenhague dice que, en cualquier caso, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. La elección de la desintegración nuclear no ocurre cuando abrimos la caja, sino también cuando el núcleo golpea el detector.

Esto se debe a que la reducción de la función de onda del sistema “núcleo-detector de gatos” no está de ninguna manera interconectada con la persona que observa desde el exterior. Está directamente conectado al detector-observador del núcleo atómico.

El gato de Schrödinger en palabras sencillas

Según las leyes de la mecánica cuántica, si no se observa el núcleo atómico, este puede ser dual: es decir, la desintegración se producirá o no.

De esto se deduce que el gato, que está en la caja y representa el núcleo, puede estar vivo y muerto al mismo tiempo.

Pero en el momento en que el observador decida abrir la caja, sólo podrá ver uno de los 2 estados posibles.

Pero ahora surge una pregunta lógica: ¿cuándo exactamente deja de existir el sistema en forma dual?

Gracias a esta experiencia, Schrödinger argumentó que la mecánica cuántica está incompleta sin ciertas reglas que expliquen cuándo colapsa la función de onda.

Teniendo en cuenta que el gato de Schrödinger tarde o temprano debe estar vivo o muerto, lo mismo ocurrirá con el núcleo atómico: la desintegración atómica ocurrirá o no.

La esencia de la experiencia en el lenguaje humano.

Schrödinger, utilizando el ejemplo de un gato, quiso demostrar que según la mecánica cuántica un animal estará vivo y muerto al mismo tiempo. Esto es, en realidad, imposible, de lo que se deduce que la mecánica cuántica hoy en día tiene importantes fallos.

Vídeo de "La teoría del Big Bang"

El personaje de la serie Sheldon Cooper intentó explicarle a su amigo “de mente cerrada” la esencia del experimento del gato de Schrödinger. Para ello, utilizó el ejemplo de la relación entre un hombre y una mujer.

Para saber qué tipo de relación tienen, sólo hace falta abrir la caja. Mientras tanto, se cerrará, su relación puede ser positiva y negativa al mismo tiempo.

¿Sobrevivió el gato de Schrödinger a la experiencia?

Si alguno de nuestros lectores está preocupado por el gato, entonces deberías calmarte. Durante el experimento, ninguno de ellos murió, y el propio Schrödinger llamó a su experimento mental, es decir, aquella que se lleva a cabo exclusivamente en la mente.

Esperamos que comprendas cuál es la esencia del experimento del gato de Schrödinger. Si tienes alguna pregunta, puedes hacerla en los comentarios. Y, por supuesto, comparte este artículo en las redes sociales.

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Seguramente habrás escuchado más de una vez que existe un fenómeno llamado “El gato de Schrödinger”. Pero si no eres físico, lo más probable es que solo tengas una vaga idea de qué tipo de gato es y por qué es necesario.

« 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.

Este artículo es un intento de explicar en palabras sencillas la esencia de la teoría de Schrödinger sobre el gato y la mecánica cuántica, de modo que sea accesible para una persona que no tenga una educación técnica superior. El artículo también presentará varias interpretaciones del experimento, incluidas las de la serie de televisión "The Big Bang Theory".

Descripción del experimento

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 la misma probabilidad no podrá desintegrarse; 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.

Explicación en palabras sencillas.

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 objetivo del experimento es mostrar que la mecánica cuántica está incompleta sin algunas reglas que indiquen en qué condiciones la función de onda colapsa y el gato muere o permanece vivo, pero deja de ser 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 deteriorado o no (Wikipedia).

Vídeo de La teoría del Big Bang

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.

¿El gato siguió vivo como resultado del experimento?

Para aquellos que no leyeron el artículo con atención, pero todavía están preocupados por el gato, buenas noticias: no se preocupen, según nuestros datos, como resultado de un experimento mental realizado por un físico austriaco loco.

NINGÚN GATO RESULTÓ HERIDO