Hukum Schrödinger dengan kata sederhana. Teori Schrödinger: deskripsi, fitur, eksperimen dan aplikasi

Pada tahun 1935, fisikawan besar, peraih Nobel dan pendiri mekanika kuantum Erwin Schrödinger merumuskan paradoksnya yang terkenal.

Ilmuwan menyarankan bahwa jika Anda mengambil kucing tertentu dan memasukkannya ke dalam kotak baja buram dengan “mesin neraka”, maka dalam satu jam ia akan hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Mekanisme di dalam kotak terlihat seperti ini: di dalam penghitung Geiger terdapat sejumlah mikroskopis zat radioaktif yang dapat meluruh menjadi hanya satu atom dalam satu jam; pada saat yang sama, dengan kemungkinan yang sama ia tidak akan meluruh. Jika pembusukan benar-benar terjadi, maka mekanisme tuas akan bekerja dan palu akan menghancurkan bejana berisi asam hidrosianat dan kucing akan mati; jika tidak ada pembusukan, maka wadahnya akan tetap utuh, dan kucing akan hidup dan sehat.

Jika kita tidak berbicara tentang kucing dan kotak, tetapi tentang dunia partikel subatom, maka para ilmuwan akan mengatakan bahwa kucing itu hidup dan mati pada saat yang sama, tetapi dalam makrokosmos kesimpulan seperti itu tidak benar. Jadi mengapa kita menggunakan konsep seperti itu ketika kita berbicara tentang partikel materi yang lebih kecil?

Ilustrasi Schrödinger adalah contoh terbaik untuk menggambarkan paradoks utama fisika kuantum: menurut hukumnya, partikel seperti elektron, foton, dan bahkan atom ada dalam dua keadaan pada saat yang sama ("hidup" dan "mati", jika Anda ingat kucing yang sudah lama menderita). Keadaan ini disebut superposisi.

Fisikawan Amerika Art Hobson dari Universitas Arkansas (Arkansas State University) mengusulkan solusinya terhadap paradoks ini.

“Pengukuran dalam fisika kuantum didasarkan pada pengoperasian perangkat makroskopis tertentu, seperti penghitung Geiger, yang dengannya keadaan kuantum sistem mikroskopis - atom, foton, dan elektron ditentukan. Teori kuantum menyiratkan bahwa jika Anda menghubungkan mikroskopis sistem (partikel) ke beberapa perangkat makroskopik, membedakan dua keadaan sistem yang berbeda, maka perangkat tersebut (penghitung Geiger, misalnya) akan masuk ke dalam keadaan keterikatan kuantum dan juga menemukan dirinya dalam dua superposisi pada saat yang sama tidak mungkin mengamati fenomena ini secara langsung, sehingga hal ini tidak dapat diterima,” kata fisikawan tersebut.

Hobson mengatakan bahwa dalam paradoks Schrödinger, kucing memainkan peran perangkat makroskopis, penghitung Geiger, yang terhubung ke inti radioaktif untuk menentukan keadaan peluruhan atau "non-pembusukan" inti tersebut. Dalam hal ini, kucing hidup akan menjadi indikator “tidak membusuk”, dan kucing mati akan menjadi indikator pembusukan. Namun menurut teori kuantum, kucing, seperti nukleus, harus ada dalam dua superposisi hidup dan mati.

Sebaliknya, kata fisikawan tersebut, keadaan kuantum kucing harus terjerat dengan keadaan atom, yang berarti mereka berada dalam “hubungan nonlokal” satu sama lain. Artinya, jika keadaan salah satu benda yang terjerat tiba-tiba berubah menjadi sebaliknya, maka keadaan pasangannya juga akan berubah, tidak peduli seberapa jauh jaraknya satu sama lain. Dalam melakukannya, Hobson mengacu pada teori kuantum ini.

“Hal yang paling menarik tentang teori keterjeratan kuantum adalah bahwa perubahan keadaan kedua partikel terjadi secara instan: tidak ada sinyal cahaya atau elektromagnetik yang memiliki waktu untuk mengirimkan informasi dari satu sistem ke sistem lainnya dibagi menjadi dua bagian ruang, tidak peduli seberapa jauh jarak di antara keduanya,” jelas Hobson.

Kucing Schrödinger tidak lagi hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Ia mati jika disintegrasi terjadi, dan hidup jika disintegrasi tidak pernah terjadi.

Mari kita tambahkan bahwa solusi serupa terhadap paradoks ini telah diusulkan oleh tiga kelompok ilmuwan lagi selama tiga puluh tahun terakhir, namun solusi tersebut tidak ditanggapi dengan serius dan tidak diperhatikan oleh kalangan ilmiah yang luas. Hobson mencatat bahwa pemecahan paradoks mekanika kuantum, setidaknya secara teoritis, mutlak diperlukan untuk pemahaman yang mendalam.

Yang memalukan, saya ingin mengakui bahwa saya mendengar ungkapan ini, tetapi tidak tahu apa maksudnya atau bahkan pada topik apa ungkapan itu digunakan. Izinkan saya memberi tahu Anda apa yang saya baca di Internet tentang kucing ini...

« Kucing Schrödinger“- ini adalah nama eksperimen pemikiran terkenal dari fisikawan teoretis Austria yang terkenal Erwin Schrödinger, yang juga merupakan pemenang Hadiah Nobel. Dengan bantuan eksperimen fiktif ini, ilmuwan ingin menunjukkan ketidaklengkapan mekanika kuantum dalam transisi dari sistem subatom ke sistem makroskopis.

Artikel asli oleh Erwin Schrödinger diterbitkan pada tahun 1935. Berikut kutipannya:

Anda juga dapat membuat kasus yang didalamnya terdapat banyak bahan olok-olok. Biarkan beberapa kucing dikurung di dalam ruang baja bersama dengan mesin jahat berikut (yang seharusnya terlepas dari campur tangan kucing tersebut): di dalam penghitung Geiger terdapat sejumlah kecil zat radioaktif, sangat kecil sehingga hanya satu atom yang dapat meluruh dalam satu jam , tetapi dengan kemungkinan yang sama mungkin tidak hancur; jika ini terjadi, tabung pembacaan akan habis dan relai diaktifkan, melepaskan palu, yang memecahkan labu dengan asam hidrosianat.

Jika kita membiarkan keseluruhan sistem ini selama satu jam, maka kita dapat mengatakan bahwa kucing akan hidup setelah waktu tersebut, selama atomnya tidak hancur. Penghancuran atom yang pertama akan meracuni kucing. Fungsi psi dari sistem secara keseluruhan akan mengungkapkan hal ini dengan mencampurkan atau mengolesi kucing hidup dan kucing mati (maafkan ungkapannya) di bagian yang sama. Hal yang khas dalam kasus-kasus seperti ini adalah bahwa ketidakpastian yang awalnya terbatas pada dunia atomik diubah menjadi ketidakpastian makroskopis, yang dapat dihilangkan dengan pengamatan langsung. Hal ini mencegah kita untuk secara naif menerima “model kabur” sebagai cerminan kenyataan. Hal ini sendiri tidak berarti sesuatu yang tidak jelas atau bertentangan. Ada perbedaan antara foto buram atau tidak fokus dan foto awan atau kabut.

Dengan kata lain:

1. Ada sebuah kotak dan seekor kucing. Kotak tersebut berisi mekanisme yang berisi inti atom radioaktif dan wadah gas beracun. Parameter percobaan dipilih sehingga kemungkinan peluruhan nuklir dalam 1 jam adalah 50%. Jika nukleusnya hancur, wadah berisi gas terbuka dan kucing tersebut mati. Jika nukleusnya tidak membusuk, kucing tersebut tetap hidup dan sehat.
2. Kami menutup kucing di dalam kotak, menunggu satu jam dan mengajukan pertanyaan: apakah kucing itu hidup atau mati?
3. Mekanika kuantum tampaknya memberi tahu kita bahwa inti atom (dan juga kucing) berada dalam semua keadaan yang memungkinkan secara bersamaan (lihat superposisi kuantum). Sebelum kita membuka kotaknya, sistem inti kucing berada dalam keadaan “intinya telah membusuk, kucingnya mati” dengan probabilitas 50% dan dalam keadaan “intinya belum membusuk, kucingnya hidup” dengan a kemungkinan 50%. Ternyata kucing yang duduk di dalam kotak itu hidup dan mati di saat yang bersamaan.
4. Menurut interpretasi Kopenhagen modern, kucing itu hidup/mati tanpa adanya keadaan perantara. Dan pemilihan keadaan peluruhan inti terjadi bukan pada saat kotak dibuka, tetapi bahkan ketika inti memasuki detektor. Karena reduksi fungsi gelombang sistem “detektor-inti-kucing” tidak dikaitkan dengan manusia pengamat kotak, tetapi dikaitkan dengan detektor-pengamat inti.

Menurut mekanika kuantum, jika inti atom tidak diamati, maka keadaannya digambarkan oleh campuran dua keadaan - inti yang membusuk dan inti yang tidak membusuk, oleh karena itu, seekor kucing duduk di dalam kotak dan mempersonifikasikan inti atom. sebuah atom hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Jika kotak dibuka, maka pelaku eksperimen hanya dapat melihat satu keadaan tertentu - “intinya telah membusuk, kucingnya mati” atau “intinya belum membusuk, kucingnya hidup”.

Intisari dalam bahasa manusia: Eksperimen Schrödinger menunjukkan bahwa, dari sudut pandang mekanika kuantum, kucing itu hidup dan mati, padahal tidak mungkin. Oleh karena itu, mekanika kuantum memiliki kelemahan yang signifikan.

Pertanyaannya adalah: kapan suatu sistem tidak lagi ada sebagai campuran dua keadaan dan memilih satu keadaan tertentu? Tujuan percobaan ini adalah untuk menunjukkan bahwa mekanika kuantum tidak lengkap tanpa beberapa aturan yang menunjukkan kondisi di mana fungsi gelombang runtuh dan kucing menjadi mati atau tetap hidup tetapi tidak lagi merupakan campuran keduanya. Karena jelas bahwa kucing pasti hidup atau mati (tidak ada keadaan peralihan antara hidup dan mati), hal ini serupa dengan inti atom. Itu harus membusuk atau tidak membusuk (Wikipedia).

Interpretasi lain yang lebih baru atas eksperimen pemikiran Schrödinger adalah kisah yang diceritakan Sheldon Cooper, pahlawan Teori Big Bang, kepada tetangganya yang kurang berpendidikan, Penny. Inti dari cerita Sheldon adalah konsep kucing Schrödinger dapat diterapkan pada hubungan antarmanusia. Untuk memahami apa yang terjadi antara pria dan wanita, hubungan seperti apa yang ada di antara mereka: baik atau buruk, Anda hanya perlu membuka kotaknya. Sampai saat itu tiba, hubungan tersebut baik dan buruk.

Di bawah ini adalah klip video pertukaran Teori Big Bang antara Sheldon dan Penia.

Ilustrasi Schrödinger adalah contoh terbaik untuk menggambarkan paradoks utama fisika kuantum: menurut hukumnya, partikel seperti elektron, foton, dan bahkan atom ada dalam dua keadaan pada saat yang sama (“hidup” dan “mati”, jika Anda ingat kucing yang sudah lama menderita). Keadaan ini disebut superposisi.

Fisikawan Amerika Art Hobson dari Universitas Arkansas (Arkansas State University) mengusulkan solusinya terhadap paradoks ini.

“Pengukuran dalam fisika kuantum didasarkan pada pengoperasian perangkat makroskopis tertentu, seperti penghitung Geiger, yang dengannya keadaan kuantum sistem mikroskopis - atom, foton, dan elektron ditentukan. Teori kuantum menyiratkan bahwa jika Anda menghubungkan sistem mikroskopis (partikel) ke beberapa perangkat makroskopik yang membedakan dua keadaan sistem yang berbeda, maka perangkat tersebut (penghitung Geiger, misalnya) akan masuk ke keadaan keterikatan kuantum dan juga menemukan dirinya dalam dua superposisi secara bersamaan. Namun, fenomena ini tidak mungkin diamati secara langsung, sehingga hal ini tidak dapat diterima,” kata fisikawan tersebut.

Hobson mengatakan bahwa dalam paradoks Schrödinger, kucing memainkan peran perangkat makroskopis, penghitung Geiger, yang terhubung ke inti radioaktif untuk menentukan keadaan peluruhan atau "non-pembusukan" inti tersebut. Dalam hal ini, kucing hidup akan menjadi indikator “tidak membusuk”, dan kucing mati akan menjadi indikator pembusukan. Namun menurut teori kuantum, kucing, seperti nukleus, harus ada dalam dua superposisi hidup dan mati.

Sebaliknya, menurut fisikawan tersebut, keadaan kuantum kucing harusnya terjerat dengan keadaan atom, yang berarti bahwa mereka berada dalam “koneksi nonlokal” satu sama lain. Artinya, jika keadaan salah satu benda yang terjerat tiba-tiba berubah menjadi sebaliknya, maka keadaan pasangannya juga akan berubah, tidak peduli seberapa jauh jaraknya satu sama lain. Pada saat yang sama, Hobson mengacu pada konfirmasi eksperimental teori kuantum ini.

“Hal yang paling menarik tentang teori keterjeratan kuantum adalah bahwa perubahan keadaan kedua partikel terjadi secara instan: tidak ada sinyal cahaya atau elektromagnetik yang memiliki waktu untuk mengirimkan informasi dari satu sistem ke sistem lainnya. Jadi bisa dibilang itu adalah sebuah benda yang dibagi menjadi dua bagian oleh ruang, tidak peduli seberapa jauh jarak antara keduanya,” jelas Hobson.

Kucing Schrödinger tidak lagi hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Ia mati jika disintegrasi terjadi, dan hidup jika disintegrasi tidak pernah terjadi.

Mari kita tambahkan bahwa solusi serupa terhadap paradoks ini telah diusulkan oleh tiga kelompok ilmuwan lagi selama tiga puluh tahun terakhir, namun solusi tersebut tidak ditanggapi dengan serius dan tidak diperhatikan oleh kalangan ilmiah yang luas. Hobson mencatat bahwa pemecahan paradoks mekanika kuantum, setidaknya secara teoritis, mutlak diperlukan untuk pemahaman mendalam.

Schrödinger

Namun baru-baru ini, para TEORI MENJELASKAN BAGAIMANA GRAVITASI MEMBUNUH KUCING SCHRODINGER, namun ini lebih rumit...

Sebagai aturan, fisikawan menjelaskan fenomena bahwa superposisi mungkin terjadi di dunia partikel, tetapi tidak mungkin terjadi pada kucing atau objek makro lainnya, gangguan dari lingkungan. Ketika objek kuantum melewati suatu medan atau berinteraksi dengan partikel acak, ia langsung mengambil satu keadaan saja - seolah-olah sedang diukur. Inilah tepatnya bagaimana superposisi dihancurkan, seperti yang diyakini para ilmuwan.

Namun meskipun objek makro dalam keadaan superposisi dapat diisolasi dari interaksi dengan partikel dan medan lain, cepat atau lambat objek tersebut akan mengambil keadaan tunggal. Setidaknya hal ini berlaku untuk proses yang terjadi di permukaan bumi.

“Di suatu tempat di ruang antarbintang, mungkin seekor kucing memiliki peluang untuk mempertahankan koherensi kuantum, tetapi di Bumi atau di dekat planet mana pun hal ini sangat kecil kemungkinannya. Dan alasannya adalah gravitasi,” jelas penulis utama studi baru ini, Igor Pikovski dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Pikovsky dan rekan-rekannya dari Universitas Wina berpendapat bahwa gravitasi memiliki efek destruktif pada superposisi kuantum objek makro, dan oleh karena itu kita tidak mengamati fenomena serupa di makrokosmos. Konsep dasar hipotesis baru ini diuraikan secara singkat dalam film fitur “Interstellar”.

Teori relativitas umum Einstein menyatakan bahwa suatu benda yang sangat masif akan membelokkan ruangwaktu di sekitarnya. Mempertimbangkan situasi pada tingkat yang lebih kecil, kita dapat mengatakan bahwa untuk sebuah molekul yang terletak di dekat permukaan bumi, waktu akan berlalu lebih lambat dibandingkan dengan molekul yang terletak di orbit planet kita.

Akibat pengaruh gravitasi terhadap ruang-waktu, suatu molekul yang terkena pengaruh tersebut akan mengalami penyimpangan posisinya. Dan ini, pada gilirannya, akan mempengaruhi energi internalnya - getaran partikel dalam molekul yang berubah seiring waktu. Jika sebuah molekul dimasukkan ke dalam keadaan superposisi kuantum di dua lokasi, maka hubungan antara posisi dan energi internal akan segera memaksa molekul untuk “memilih” hanya satu dari dua posisi di ruang angkasa.

“Dalam kebanyakan kasus, fenomena dekoherensi dikaitkan dengan pengaruh eksternal, namun dalam kasus ini, getaran internal partikel berinteraksi dengan pergerakan molekul itu sendiri,” jelas Pikovsky.

Efek ini belum teramati karena sumber dekoherensi lain, seperti medan magnet, radiasi termal, dan getaran, biasanya jauh lebih kuat, sehingga menyebabkan kehancuran sistem kuantum jauh sebelum gravitasi terjadi. Namun para peneliti berusaha keras untuk menguji hipotesis tersebut.

Pengaturan serupa juga dapat digunakan untuk menguji kemampuan gravitasi dalam menghancurkan sistem kuantum. Untuk melakukan ini, perlu membandingkan interferometer vertikal dan horizontal: yang pertama, superposisi akan segera hilang karena pelebaran waktu pada “ketinggian” jalur yang berbeda, sedangkan yang kedua, superposisi kuantum mungkin tetap ada.

Pada tahun 1935, penentang keras mekanika kuantum yang baru muncul, Eric Schrödinger, menerbitkan sebuah artikel yang dimaksudkan untuk mengungkap dan membuktikan ketidakkonsistenan cabang baru perkembangan fisika.

Inti dari artikel tersebut adalah melakukan eksperimen pemikiran:

1. Seekor kucing hidup ditempatkan dalam kotak yang tertutup rapat.
2. Penghitung Geiger yang berisi satu atom radioaktif ditempatkan di sebelah kucing.
3. Labu berisi asam dihubungkan langsung ke pencacah Geiger.
4. Kemungkinan peluruhan atom radioaktif akan mengaktifkan penghitung Geiger, yang selanjutnya akan memecahkan labu dan asam yang tumpah darinya akan membunuh kucing.
5. Apakah kucing akan tetap hidup atau mati jika tinggal bersama tetangga yang tidak nyaman?
6. Satu jam dialokasikan untuk percobaan.

Jawaban atas pertanyaan ini dimaksudkan untuk membuktikan ketidakkonsistenan teori kuantum, yang didasarkan pada superposisi: hukum paradoks - semua mikropartikel dunia kita selalu berada dalam dua keadaan secara bersamaan sampai mereka mulai diamati.

Artinya, berada di ruang tertutup (teori kuantum), kucing kita, seperti tetangganya yang tidak dapat diprediksi - atom, hadir secara bersamaan di dua negara bagian:

1. Seekor kucing hidup dan sekaligus mati.
2. Atom yang membusuk dan pada saat yang sama tidak membusuk.

Yang menurut fisika klasik, benar-benar tidak masuk akal. Keberadaan hal-hal yang saling eksklusif secara bersamaan adalah mustahil.

Dan ini benar, tetapi hanya dari sudut pandang makrokosmos. Sedangkan di dunia mikro berlaku hukum yang sangat berbeda, dan oleh karena itu Schrödinger salah ketika menerapkan hukum dunia makro pada hubungan di dalam dunia mikro. Tidak memahami bahwa pengamatan yang disengaja terhadap ketidakpastian yang sedang berlangsung di dunia mikro akan menghilangkan ketidakpastian tersebut.

Dengan kata lain, jika kita membuka sistem tertutup di mana kucing ditempatkan bersama dengan atom radioaktif, kita hanya akan melihat satu kemungkinan keadaan subjek.

Hal ini dibuktikan oleh fisikawan Amerika dari University of Arkansas, Art Hobson. Menurut teorinya, jika Anda menghubungkan sistem mikro (atom radioaktif) dengan sistem makro (penghitung Geiger), sistem makro akan dijiwai dengan keadaan keterikatan kuantum dari sistem makro dan masuk ke superposisi. Dan, karena kita tidak dapat melakukan pengamatan langsung terhadap fenomena ini, maka fenomena ini tidak dapat kita terima (seperti yang dibuktikan oleh Schrödinger).

Jadi, kami menemukan bahwa atom dan penghitung radiasi berada pada superposisi yang sama. Lalu siapa atau apa, untuk sistem ini, yang bisa kita panggil kucing? Kalau dipikir secara logika, kucing dalam hal ini menjadi indikator keadaan inti radioaktif (sekadar indikator):

1. Kucing itu masih hidup, intinya belum membusuk.
2. Kucingnya mati, intinya hancur.

Namun, kita harus memperhitungkan fakta bahwa kucing juga merupakan bagian dari satu sistem, karena ia juga berada di dalam kotak. Oleh karena itu, menurut teori kuantum, kucing berada dalam apa yang disebut hubungan non-lokal dengan atom, yaitu. dalam keadaan bingung, yang artinya dalam superposisi dunia mikro.

Oleh karena itu, jika terjadi perubahan mendadak pada salah satu objek sistem, hal yang sama akan terjadi pada objek lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya satu sama lain. Perubahan seketika pada keadaan kedua benda membuktikan bahwa kita berhadapan dengan satu sistem, yang hanya dibagi oleh ruang menjadi dua bagian.

Ini berarti kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa kucing Schrödinger langsung hidup, jika atomnya belum membusuk, atau mati, jika atomnya sudah membusuk.

Namun, berkat eksperimen pemikiran Schrödinger, perangkat matematika dibangun untuk menggambarkan superposisi dunia mikro. Pengetahuan ini telah diterapkan secara luas dalam kriptografi dan teknologi komputer.

Terakhir, saya ingin mencatat kecintaan yang tiada habisnya terhadap paradoks misterius “kucing Schrodinger” di pihak semua jenis penulis dan sinema. Itu saja beberapa contoh:

1. Perangkat ajaib yang disebut "Kucing Schrodinger" dalam novel "The Last Watch" karya Lukyanenko.
2. Dalam novel detektif Douglas Adams, Dirk Gently's Detective Agency, terdapat perbincangan hangat tentang masalah kucing Schrödinger.
3. Dalam novel R. E. Heinlein, The Cat Walks Through Walls, tokoh utama, seekor kucing, hampir selalu berada dalam dua keadaan sekaligus.
4. Kucing Cheshire Lewis Carroll yang terkenal dalam novel "Alice in Wonderland" suka muncul di beberapa tempat sekaligus.
5. Dalam novel Fahrenheit 451, Ray Bradbury mengangkat isu tentang kucing Schrödinger, berupa anjing mekanik yang hidup dan mati.
6. Dalam novel “The Healing Magician,” Christopher Stasheff menggambarkan visinya tentang kucing Schrödinger dengan cara yang sangat orisinal.

Dan masih banyak lagi ide-ide menakjubkan lainnya yang sama sekali mustahil tentang eksperimen pemikiran misterius tersebut.

Mungkin sebagian dari Anda pernah mendengar ungkapan “kucing Schrödinger”. Namun, bagi kebanyakan orang, nama ini tidak berarti apa-apa.

Jika Anda menganggap diri Anda sebagai subjek yang berpikir, dan bahkan mengaku sebagai seorang intelektual, maka Anda harus mencari tahu apa itu kucing Schrödinger dan mengapa ia menjadi terkenal.

Kucing Schrödinger adalah eksperimen pemikiran yang diajukan oleh fisikawan teoretis Austria Erwin Schrödinger. Ilmuwan berbakat ini menerima Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1933.

Melalui eksperimennya yang terkenal, ia ingin menunjukkan ketidaklengkapan mekanika kuantum dalam transisi dari sistem subatom ke sistem makroskopis.

Erwin Schrödinger mencoba menjelaskan teorinya dengan menggunakan contoh asli seekor kucing. Ia ingin membuatnya sesederhana mungkin agar idenya bisa dipahami oleh siapa saja.

Berhasil atau tidaknya Anda akan mengetahuinya dengan membaca artikel sampai habis.

Inti dari eksperimen kucing Schrödinger

Misalkan seekor kucing dikurung di dalam ruang baja dengan mesin neraka (yang harus dilindungi dari intervensi langsung oleh kucing): di dalam penghitung Geiger terdapat sejumlah kecil bahan radioaktif sehingga hanya satu atom yang dapat meluruh dalam waktu satu jam. , tetapi dengan kemungkinan yang sama mungkin tidak hancur; jika ini terjadi, tabung pembacaan akan habis dan relai diaktifkan, melepaskan palu, yang memecahkan labu dengan asam hidrosianat.

Jika kita membiarkan keseluruhan sistem ini selama satu jam, maka kita dapat mengatakan bahwa kucing akan hidup setelah waktu tersebut, selama atomnya tidak hancur.

Penghancuran atom yang pertama akan meracuni kucing. Fungsi psi dari sistem secara keseluruhan akan mengungkapkan hal ini dengan mencampurkan atau mengolesi kucing hidup dan kucing mati (maafkan ungkapannya) di bagian yang sama.

Hal yang khas dalam kasus-kasus seperti ini adalah bahwa ketidakpastian yang awalnya terbatas pada dunia atomik diubah menjadi ketidakpastian makroskopis, yang dapat dihilangkan dengan pengamatan langsung.

Hal ini mencegah kita untuk secara naif menerima “model kabur” sebagai cerminan kenyataan. Hal ini sendiri tidak berarti sesuatu yang tidak jelas atau bertentangan.

Ada perbedaan antara foto buram atau tidak fokus dan foto awan atau kabut.

Dengan kata lain, kita mempunyai sebuah kotak dan seekor kucing. Kotak itu berisi perangkat dengan inti atom radioaktif dan wadah berisi gas beracun.

Selama percobaan, kemungkinan peluruhan atau tidak peluruhan inti adalah 50%. Oleh karena itu, jika inti membusuk, hewan tersebut akan mati, dan jika inti tidak membusuk, kucing Schrödinger akan tetap hidup.

Kami mengunci kucing di dalam kotak dan menunggu selama satu jam, merenungkan kelemahan hidup.

Menurut hukum mekanika kuantum, inti (dan akibatnya, kucing itu sendiri) dapat berada dalam semua keadaan yang memungkinkan secara bersamaan (lihat superposisi kuantum).

Hingga saat kotak dibuka, sistem “inti kucing” mengasumsikan dua kemungkinan hasil dari kejadian: “peluruhan inti - kucing mati” dengan probabilitas 50%, dan “peluruhan inti tidak terjadi - kucing masih hidup ” dengan tingkat kemungkinan yang sama.

Ternyata kucing Schrödinger, yang duduk di dalam kotak, hidup dan mati pada saat yang bersamaan.

Penafsiran interpretasi Kopenhagen mengatakan bahwa bagaimanapun juga, kucing itu hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Pilihan peluruhan nuklir terjadi bukan ketika kita membuka kotaknya, tetapi juga ketika inti atom mengenai detektor.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa pengurangan fungsi gelombang dari sistem “inti-detektor-kucing” sama sekali tidak berhubungan dengan orang yang mengamati dari luar. Ia terhubung langsung ke detektor-pengamat inti atom.

Kucing Schrödinger dengan kata sederhana

Menurut hukum mekanika kuantum, jika tidak ada pengamatan terhadap inti atom, inti atom dapat bersifat ganda: yaitu peluruhan akan terjadi atau tidak.

Oleh karena itu, kucing yang ada di dalam kotak dan mewakili nukleus dapat hidup dan mati pada saat yang bersamaan.

Namun saat pengamat memutuskan untuk membuka kotak tersebut, dia hanya akan dapat melihat satu dari 2 kemungkinan keadaan.

Namun kini muncul pertanyaan logis: kapan tepatnya sistem tersebut tidak ada lagi dalam bentuk ganda?

Berkat pengalaman ini, Schrödinger berpendapat bahwa mekanika kuantum tidak lengkap tanpa aturan tertentu yang menjelaskan kapan fungsi gelombang runtuh.

Mengingat fakta bahwa kucing Schrödinger cepat atau lambat harus menjadi hidup atau mati, hal serupa juga terjadi pada inti atom: peluruhan atom akan terjadi atau tidak.

Hakikat pengalaman dalam bahasa manusia

Schrödinger, dengan menggunakan contoh seekor kucing, ingin menunjukkan bahwa menurut mekanika kuantum, seekor hewan akan hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Faktanya, hal ini mustahil, sehingga dapat disimpulkan bahwa mekanika kuantum saat ini memiliki kelemahan yang signifikan.

Video dari "Teori Big Bang"

Karakter serial Sheldon Cooper mencoba menjelaskan kepada temannya yang “berpikiran tertutup” inti dari eksperimen Kucing Schrödinger. Untuk melakukan hal ini, ia menggunakan contoh hubungan antara seorang pria dan seorang wanita.

Untuk mengetahui hubungan seperti apa yang mereka miliki, Anda hanya perlu membuka kotaknya. Sementara itu, hubungan mereka bisa bersifat positif dan negatif pada saat yang bersamaan.

Apakah kucing Schrödinger selamat dari pengalaman tersebut?

Jika ada pembaca kami yang khawatir dengan kucing itu, Anda harus tenang. Selama percobaan, tidak satupun dari mereka mati, dan Schrödinger sendiri yang menyebut eksperimennya mental, yaitu yang dilakukan secara eksklusif dalam pikiran.

Kami harap Anda memahami inti dari eksperimen Kucing Schrödinger. Jika Anda memiliki pertanyaan, Anda dapat menanyakannya di komentar. Dan tentu saja, bagikan artikel ini di jejaring sosial.

Jika Anda menyukainya, berlanggananlah ke situs ini SAYAmenarikFakty.org dengan cara apa pun yang nyaman. Itu selalu menarik bersama kami!

Apakah Anda menyukai postingan tersebut? Tekan tombol apa saja:

Pasti Anda sudah lebih dari satu kali mendengar bahwa ada fenomena “Kucing Schrödinger”. Tetapi jika Anda bukan seorang ahli fisika, kemungkinan besar Anda hanya memiliki gambaran samar tentang jenis kucing apa ini dan mengapa ia diperlukan.

« Kucing Schrödinger“- ini adalah nama eksperimen pemikiran terkenal dari fisikawan teoretis Austria yang terkenal Erwin Schrödinger, yang juga merupakan pemenang Hadiah Nobel. Dengan bantuan eksperimen fiktif ini, ilmuwan ingin menunjukkan ketidaklengkapan mekanika kuantum dalam transisi dari sistem subatom ke sistem makroskopis.

Artikel ini merupakan upaya untuk menjelaskan dengan kata-kata sederhana esensi teori Schrödinger tentang kucing dan mekanika kuantum, sehingga dapat diakses oleh orang yang tidak memiliki pendidikan teknik yang lebih tinggi. Artikel ini juga akan menyajikan berbagai interpretasi eksperimen tersebut, termasuk interpretasi dari serial TV “The Big Bang Theory.”

Deskripsi percobaan

Artikel asli Erwin Schrödinger diterbitkan pada tahun 1935. Di dalamnya, eksperimen tersebut dijelaskan menggunakan atau bahkan mempersonifikasikan:

Anda juga dapat membuat kasus yang didalamnya terdapat banyak bahan olok-olok. Biarkan beberapa kucing dikurung di dalam ruang baja bersama dengan mesin jahat berikut (yang seharusnya terlepas dari campur tangan kucing tersebut): di dalam penghitung Geiger terdapat sejumlah kecil zat radioaktif, sangat kecil sehingga hanya satu atom yang dapat meluruh dalam satu jam , tetapi dengan kemungkinan yang sama mungkin tidak hancur; jika ini terjadi, tabung pembacaan akan habis dan relai diaktifkan, melepaskan palu, yang memecahkan labu dengan asam hidrosianat.

Jika kita membiarkan keseluruhan sistem ini selama satu jam, maka kita dapat mengatakan bahwa kucing akan hidup setelah waktu tersebut, selama atomnya tidak hancur. Penghancuran atom yang pertama akan meracuni kucing. Fungsi psi dari sistem secara keseluruhan akan mengungkapkan hal ini dengan mencampurkan atau mengolesi kucing hidup dan kucing mati (maafkan ungkapannya) di bagian yang sama. Hal yang khas dalam kasus-kasus seperti ini adalah bahwa ketidakpastian yang awalnya terbatas pada dunia atomik diubah menjadi ketidakpastian makroskopis, yang dapat dihilangkan dengan pengamatan langsung. Hal ini mencegah kita untuk secara naif menerima “model kabur” sebagai cerminan kenyataan. Hal ini sendiri tidak berarti sesuatu yang tidak jelas atau bertentangan. Ada perbedaan antara foto buram atau tidak fokus dan foto awan atau kabut.

Dengan kata lain:

1. Ada sebuah kotak dan seekor kucing. Kotak tersebut berisi mekanisme yang berisi inti atom radioaktif dan wadah gas beracun. Parameter percobaan dipilih sehingga kemungkinan peluruhan nuklir dalam 1 jam adalah 50%. Jika nukleusnya hancur, wadah berisi gas terbuka dan kucing tersebut mati. Jika nukleusnya tidak membusuk, kucing tersebut tetap hidup dan sehat.
2. Kami menutup kucing di dalam kotak, menunggu satu jam dan mengajukan pertanyaan: apakah kucing itu hidup atau mati?
3. Mekanika kuantum tampaknya memberi tahu kita bahwa inti atom (dan juga kucing) berada dalam semua keadaan yang memungkinkan secara bersamaan (lihat superposisi kuantum). Sebelum kita membuka kotaknya, sistem inti kucing berada dalam keadaan “intinya telah membusuk, kucingnya mati” dengan probabilitas 50% dan dalam keadaan “intinya belum membusuk, kucingnya hidup” dengan a kemungkinan 50%. Ternyata kucing yang duduk di dalam kotak itu hidup dan mati di saat yang bersamaan.
4. Menurut interpretasi Kopenhagen modern, kucing itu hidup/mati tanpa adanya keadaan perantara. Dan pemilihan keadaan peluruhan inti terjadi bukan pada saat kotak dibuka, tetapi bahkan ketika inti memasuki detektor. Karena reduksi fungsi gelombang sistem “detektor-inti-kucing” tidak dikaitkan dengan manusia pengamat kotak, tetapi dikaitkan dengan detektor-pengamat inti.

Penjelasan dengan kata-kata sederhana

Menurut mekanika kuantum, jika inti atom tidak diamati, maka keadaannya digambarkan oleh campuran dua keadaan - inti yang membusuk dan inti yang tidak membusuk, oleh karena itu, seekor kucing duduk di dalam kotak dan mempersonifikasikan inti atom. sebuah atom hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Jika kotak dibuka, maka pelaku eksperimen hanya dapat melihat satu keadaan tertentu - “intinya telah membusuk, kucingnya mati” atau “intinya belum membusuk, kucingnya hidup”.

Intisari dalam bahasa manusia: Eksperimen Schrödinger menunjukkan bahwa, dari sudut pandang mekanika kuantum, kucing itu hidup dan mati, padahal tidak mungkin. Oleh karena itu, mekanika kuantum memiliki kelemahan yang signifikan.

Pertanyaannya adalah: kapan suatu sistem tidak lagi ada sebagai campuran dua keadaan dan memilih satu keadaan tertentu? Tujuan percobaan ini adalah untuk menunjukkan bahwa mekanika kuantum tidak lengkap tanpa beberapa aturan yang menunjukkan kondisi di mana fungsi gelombang runtuh dan kucing menjadi mati atau tetap hidup tetapi tidak lagi merupakan campuran keduanya. Karena jelas bahwa kucing pasti hidup atau mati (tidak ada keadaan peralihan antara hidup dan mati), hal ini serupa dengan inti atom. Itu harus membusuk atau tidak membusuk (Wikipedia).

Video dari Teori Big Bang

Interpretasi lain yang lebih baru atas eksperimen pemikiran Schrödinger adalah kisah yang diceritakan Sheldon Cooper, pahlawan Teori Big Bang, kepada tetangganya yang kurang berpendidikan, Penny. Inti dari cerita Sheldon adalah konsep kucing Schrödinger dapat diterapkan pada hubungan antarmanusia. Untuk memahami apa yang terjadi antara pria dan wanita, hubungan seperti apa yang ada di antara mereka: baik atau buruk, Anda hanya perlu membuka kotaknya. Sampai saat itu tiba, hubungan tersebut baik dan buruk.

Di bawah ini adalah klip video pertukaran Teori Big Bang antara Sheldon dan Penia.

Apakah kucing tersebut tetap hidup akibat percobaan tersebut?

Bagi mereka yang belum membaca artikel tersebut dengan cermat, namun masih khawatir dengan kucing tersebut, kabar baiknya: jangan khawatir, menurut data kami, ini adalah hasil eksperimen pemikiran seorang fisikawan gila Austria.

TIDAK ADA KUCING YANG TERLUKA