Natūralios atrankos terminas. Evoliucijos varomoji jėga: kokios natūralios atrankos formos egzistuoja

1935 metais puikus fizikas, Nobelio premijos laureatas ir įkūrėjas kvantinė mechanika Erwinas Schrödingeris suformulavo savo garsųjį paradoksą.

Mokslininkas pasiūlė, kad paėmus tam tikrą katę ir įdėjus ją į nepermatomą plieninę dėžę su „pragariška mašina“, po valandos ji bus gyva ir mirusi vienu metu. Dėžutės mechanizmas atrodo taip: Geigerio skaitiklio viduje yra mikroskopinis kiekis radioaktyvioji medžiaga, galintis per valandą suskaidyti tik į vieną atomą; tuo pačiu metu su tokia pačia tikimybe jis gali ir nesuirti. Jei irimas įvyks, tada svirties mechanizmas veiks ir plaktukas sulaužys indą su vandenilio cianido rūgštimi ir katė mirs; jei nėra irimo, indas išliks nepažeistas, o katė bus gyva ir sveika.

Jei tai būtų ne apie katę ir dėžutę, o apie pasaulį subatominės dalelės, tada mokslininkai sakytų, kad katė yra ir gyva, ir mirusi vienu metu, tačiau makrokosmose tokia išvada neteisinga. Taigi kodėl mes naudojame tokias sąvokas, kai kalbame apie daugiau smulkios dalelės reikalas?

Schrödingerio iliustracija yra geriausias pavyzdys apibūdinti pagrindinį kvantinės fizikos paradoksą: pagal jos dėsnius tokios dalelės kaip elektronai, fotonai ir net atomai vienu metu egzistuoja dviejose būsenose („gyva“ ir „negyva“, jei prisimenate ilgai kenčiančią katę). Šios būsenos vadinamos superpozicijomis.

Amerikiečių fizikas Artas Hobsonas iš Arkanzaso universiteto (Arkanzaso valstijos universitetas) pasiūlė savo sprendimą šis paradoksas.

"Matavimai kvantinėje fizikoje yra pagrįsti tam tikrų makroskopinių prietaisų, tokių kaip Geigerio skaitiklis, veikimu, kurio pagalba nustatoma mikroskopinių sistemų - atomų, fotonų ir elektronų kvantinė būsena. Kvantinė teorija reiškia, kad jei prijungsite mikroskopinį sistema (dalelė) prie kažkokio makroskopinio prietaiso, išskiriant du skirtingos valstybės sistema, tada įrenginys (pavyzdžiui, Geigerio skaitiklis) pereis į kvantinio susipynimo būseną ir tuo pačiu metu atsidurs dviejose superpozicijose. Tačiau tiesiogiai šio reiškinio stebėti neįmanoma, todėl jis yra nepriimtinas“, – sako fizikas.

Hobsonas teigia, kad pagal Schrödingerio paradoksą katė atlieka makroskopinio prietaiso – Geigerio skaitiklio, prijungto prie radioaktyvaus branduolio, vaidmenį, kad nustatytų to branduolio skilimo arba „neskilimo“ būseną. Šiuo atveju gyva katė bus „nesuirimo“, o negyva – irimo rodiklis. Tačiau pagal kvantinė teorija, katė, kaip ir branduolys, turi egzistuoti dviejose gyvenimo ir mirties superpozicijose.

Vietoj to, anot fiziko, katės kvantinė būsena turėtų būti susieta su atomo būsena, o tai reiškia, kad jie yra vienas su kitu „nelokaliame ryšyje“. Tai yra, jei vieno iš įsipainiojusių objektų būsena staiga pasikeis į priešingą, tada pasikeis ir jo poros būsena, nesvarbu, kiek jie yra vienas nuo kito. Tai darydamas Hobsonas remiasi šia kvantine teorija.

„Įdomiausia kvantinio susipynimo teorijoje yra tai, kad abiejų dalelių būsenos pasikeitimas įvyksta akimirksniu: joks šviesos ar elektromagnetinis signalas nespėtų perduoti informacijos iš vienos sistemos į kitą padalintas į dvi erdvės dalis, kad ir koks didelis atstumas tarp jų būtų“, – aiškina Hobsonas.

Schrödingerio katė nebėra gyva ir mirusi vienu metu. Jis yra miręs, jei skilimas įvyksta, ir gyvas, jei skilimas niekada neįvyksta.

Pridurkime, kad panašius šio paradokso sprendimus per pastaruosius trisdešimt metų siūlė dar trys mokslininkų grupės, tačiau į juos nebuvo žiūrima rimtai ir jie liko nepastebėti plačiuose mokslo sluoksniuose. Hobsonas pažymi, kad kvantinės mechanikos paradoksų sprendimas, bent jau teoriškai, yra būtinas norint giliai suprasti.

Kas yra Šriodingerio katė, Šriodingerio katė, viskas apie Schriodingerio katę, Šriodingerio katės paradoksą, Šriodingerio katės eksperimentą, katė dėžėje, nei gyva, nei negyva katė, ar Šriodingerio katė gyva, katės eksperimentas

Tai katė, kuri yra ir gyva, ir mirusi tuo pačiu metu. Jis skolingas dėl šios nelaimingos būklės Nobelio premijos laureatas fizikoje austrų mokslininkas Erwinas Rudolfas Josephas Alexanderis Schrödingeris.

Skyriai:

Eksperimento esmė / paradoksas

Katė yra uždaroje dėžėje su mechanizmu, kuriame yra radioaktyvi šerdis ir nuodingų dujų talpykla. Eksperimento charakteristikos parenkamos taip, kad tikimybė, kad branduolys suirs per 1 valandą, būtų 50%. Jei branduolys suyra, jis įjungia mechanizmą, atsidaro dujų balionėlis ir katė miršta. Pagal kvantinę mechaniką, jei branduolys nėra stebimas, tai jo būsena apibūdinama dviejų būsenų superpozicija (susimaišymu) - suirusio branduolio ir nesuirusio branduolio, todėl dėžėje sėdinti katė yra ir gyva, ir mirusi. iš karto.

Kai tik atidarysite dėžutę, eksperimentuotojas turėtų matyti tik vieną būseną – „branduolys suiro, katė negyva“ arba „branduolis nesupuvo, katė gyva“. Tačiau nors procese nėra stebėtojo, nelaimingas gyvūnas lieka „miręs“.

Marginalizuotas

Bėdos ateina ne viena
Abejonių kelia ne tik uodeguoto dėžutės gyventojo sveikata, bet ir jo lytis: pirminiame eksperimente Schrödingerio katė iš tikrųjų buvo katė (die Katze).
Nėra „negyvų“ kačių
Svarbu prisiminti, kad Schrödingerio eksperimentas nebuvo skirtas įrodyti „negyvų“ kačių egzistavimą (ir, priešingai nei teigiama antroje žaidimo „Portalas“ dalyje, nebuvo sugalvotas kaip pasiteisinimas kačių žudymui). Akivaizdu, kad katė turi būti gyva arba negyva, nes nėra tarpinės būsenos.
Patirtis rodo, kad kvantinė mechanika nesugeba apibūdinti makrosistemų (įskaitant katę) elgsenos: ji neišsami be tam tikrų taisyklių, nurodančių, kada sistema pasirenka vieną konkrečią būseną, kokiomis sąlygomis įvyksta kolapsas. bangos funkcija ir katė arba lieka gyva, arba miršta, bet nustoja būti abiejų mišiniu.

Interpretacijos Kopenhagos interpretacija neigia, kad prieš atidarant dėžutę katė yra susipainiojusi tarp gyvo ir negyvo. Kai kas mano, kad tol, kol dėžė uždaryta, sistema yra superpozicijoje būsenų „supuvęs branduolys, negyva katė“ ir „nesupuvęs branduolys, gyva katė“, o atidarius dėžutę, bangų funkcija žlunga. į vieną iš variantų. Kiti sako, kad „stebėjimas“ įvyksta, kai dalelė iš branduolio patenka į detektorių; tačiau, deja, Kopenhagos interpretacijoje nėra aiški taisyklė , kuriame sakoma, kada tai įvyksta, todėl šis aiškinimas yra neišsamus, kol į jį neįvedama tokia taisyklė arba nepasakyta, kaip ją iš esmės galima įvesti., skirtingai nei Kopenhagos, stebėjimo proceso nelaiko kažkuo ypatingu. Čia egzistuoja abi katės būsenos, bet dekohere – tai yra, kaip supranta autorius, šių būsenų vienybė suardoma dėl sąveikos su aplinką. Stebėtojas, atidaręs dėžutę, įsipainioja (susimaišo) su kate, o tai sukuria dvi stebėtojo būsenas, kurių viena atitinka gyvą katę, o kita – negyvą. Šios būsenos viena su kita nesąveikauja. Katė kaip kompetentinga stebėtoja
Autorius mano, kad galutinis žodis turėtų būti paliktas katei, kuris, net ir nieko neišmanydamas apie kvantinę mechaniką, tikrai yra geriau nei bet kas kitas informuotas apie savo būklę. Tačiau jo, kaip stebėtojo, kompetencija mokslininkams akivaizdžiai kelia abejonių. Išimtis yra Hansas Moravecas, Bruno Marshallas ir Maxas Tegmarkas, kurie pasiūlė modifikuoti Schrödingerio eksperimentą, vadinamą „kvantine savižudybe“, kuris yra eksperimentas su kate katės požiūriu. Mokslininkai siekė parodyti skirtumą tarp Kopenhagos ir daugelio pasaulių kvantinės mechanikos interpretacijų. Jei daugelio pasaulių interpretacija yra teisinga, katė, savo simpatijų džiaugsmui, tampa Tsoi ir visada lieka gyva, nes dalyvis gali stebėti eksperimento rezultatą tik tame pasaulyje, kuriame išgyvena.

Nadav Katz iš Kalifornijos universiteto ir jo kolegos paskelbė laboratorinio eksperimento, kurio metu jiems pavyko „sugrąžinti“ dalelės kvantinę būseną, ir išmatavus šią būseną, rezultatus. Taigi galima išgelbėti katės gyvybę, nepaisant bangos funkcijos žlugimo sąlygų. Nesvarbu, ar jis gyvas, ar miręs: visada galite jį atgauti [nuoroda] .
2011-06-03 RIA Novosti pranešė, kad Kinijos fizikai sugebėjo sukurti aštuonių fotonų „Šrodingerio katė“[nuoroda] , kuri turėtų palengvinti ateities kvantinių kompiuterių kūrimą

Vaizdas kultūroje

Galbūt niekas nepadarė daugiau, kad populiarintų kvantinę mechaniką, nei vargšas katinas. Netgi labiausiai nuo šios sudėtingos žinių srities nutolę žmonės, nerimaujantys dėl tikriausiai kenčiančio gyvūno likimo, bando suprasti eksperimento subtilybes, tikėdamiesi, kad ne viskas taip blogai. Katė įkvepia menininkus ir populiariąją kultūrą.
Paminėsime pagrindinius jo pasiekimus:

Literatūra: Situaciją su Schrödingerio katinu aptaria pagrindiniai Douglaso Adamso knygos „Dirko švelnaus detektyvų agentūra“ veikėjai. Dano Simmonso knygoje „Endymion“ Raoul Endymion rašo savo pasakojimą, skrisdamas aplink Armagastą Schrödingerio „katės dėžėje“. Paskutiniame Roberto Heinleino knygos „Katė vaikšto per sienas“ trečdalyje pasirodo imbierinis katinas Pikselis, kuris turi Schrödingerio katės gebėjimą vienu metu būti dviejose būsenose. Terry Pratchett knygoje „The Cat No Fool“ su humoru aprašoma vadinamųjų „Šrodingerio kačių“ veislė, kilusi iš tos pačios Šrodingerio katės. Šis minties eksperimentas ne kartą minimas ir kituose Pratchett darbuose, pavyzdžiui, romane „Ponios ir ponai“. F. Gwynplaine'o McIntyre pasakojime „Katiną Šriodingerį slauganti“ vienas iš veikėjų pasirodo esąs paties Šriodingerio augintinis katinas Tiblsas. Veiksmas iš tikrųjų vyksta aplink šią katę. humoristinis pasakojimas , dosniai pagardinta detalėmis iš skirtingos sritys fizika. Frederiko Pohlio mokslinės fantastikos romano „Invazija“ siužetas Kvantinės katės„(angl. „The Coming of the Quantum Cats“, 1986 m.) remiasi „kaimyninių“ visatų sąveikos idėja. Filosofinėje ir satyrinėje Nikolajaus Baytovo miniatiūroje „Šrodingerio katė“ Schrödingerio paradoksas išverstas iš vidaus: organizacija, vadinama „Atšaukiamo laiko lyga“, jau 50 metų be pertraukos stebi gyvą katę dėžėje, manydama, kad Stebėjimas atliekamas - būsena, kurioje gyvena katė, neturėtų keistis.„Studentas pareiškia profesoriui: „Suprantu eksperimentą su negyva kate“, o tai, žinoma, rodo priešingai. Filme „Repo Man“ („Kolekcionieriai“, rusiškai „Rippers“) pagrindinis veikėjas filmo pradžioje pasakoja apie nežinomą mokslininką, turintį katę. Ir ši katė yra „...ir gyva, ir mirusi tuo pačiu metu...“. Viename iš mokslinės fantastikos serialo „Žvaigždžių vartai SG-1“ epizodų pasirodo katė, vardu Schrödingeris. Pagrindinis mokslinės fantastikos serialo „Slithers“ veikėjas taip pat turi katę tuo pačiu vardu. Televizijos seriale „Stargate SG-1“ oranžinė katė, vardu Schrödinger, buvo padovanota ateiviui. Negyva katė Schrödingeris pasirodo TV seriale CSI: Las Vegasas (8 sezonas, 15 serija: visko teorija). Yra ieškojimo žaidimas „Kvantinės katės sugrįžimas“. Žaidime „Nethack“ yra pabaisa „Kvantinis mechanikas“, kuris kartais su savimi turi dėžutę su kate. Katės būklė nenustatoma tol, kol neatidaroma dėžutė.Žaidime „Half-Life 2“ laboratorijoje su teleporteriais buvo katė, apie kurią Barney „vis dar“ sapnuoja košmarus. Schrödingerio katės portretas taip pat randamas 1998 m. perdarytoje pagal Half-Life. – „Black Mesa“ (anksčiau vadinosi „Juodoji mesa: šaltinis“). Nuoroda į notaro patvirtintą ekrano kopiją. Kiekviename Bioshock lygyje nuošaliame kampe yra negyva katė, identifikuojama kaip Shrodinger. Antroje dalyje jį taip pat galite rasti – katė ilsisi vienoje iš ledo lyčių užšalusioje patalpoje su keturiomis stebėjimo kameromis kampuose. To paties pavadinimo NPC katė pasirodo japonų RPG Shin Megami Tensei: Digital Devil Saga. - Pagrindinis žaidimo portalo šūkis „Tortas yra melas“ yra vieno iš Schrödingerio eksperimento rezultatų, būtent „Katė gyva“, klaida. Antroje žaidimo dalyje katė taip pat nepamirštama. - Eksperimento paminėjimą galima rasti Rusijos taisyklių knygoje stalo žaidimas „Vandenio amžius“. Katė netgi turi savo charakteristikų plokštelę - ji visiškai tuščia, todėl jos tarsi ir nėra. Muzika:
Taip vadinamas nestandartinės muzikos festivalis „Šrodingerio katė“, surengtas su šūkiais „
Tikras gyvenimas
tikroji mirtis tikra muzika! ir „Ar Šriodingerio katė gyva ar mirusi? O tu?" „Google“ taip pat praneša, kad pavadinimas „KoT Schrödinger“ yra beveik muzikinis labai mažos grupės iš Korolevo netoli Maskvos projektas. Britų grupės „Tears for Fears“ albume „Saturnine Martial and Lunatic“ yra to paties pavadinimo daina. Pavyzdžiui, Yasseras Arafatas buvo tokioje būsenoje, kai prieš mirtį buvo komoje, taip pat Osama bin Ladenas. „Absurdopedia“ teigimu, kiaulė kišenėje yra supaprastinta Schrödingerio katės eksperimento versija [nuoroda]. Stephenas Hawkingas perfrazavo tai, kas tapo

frazė Hansas Jostas „Kai girdžiu apie kultūrą, aš tiesiu ranką į ginklą“ taip: „Kai išgirstu apie Schrödingerio katę, mano ranka tiesiasi prie ginklo! Tai paaiškinama tuo, kad, kaip ir daugelis kitų fizikų, Hawkingas laikosi nuomonės, kad „Kopenhagos mokyklos“ kvantinės mechanikos interpretacija be pagrindo pabrėžia stebėtojo vaidmenį. Dėl MEPhI teologijos katedros atidarymo internete paplito toks vaizdas:

1935 m. aršus naujai atsirandančios kvantinės mechanikos priešininkas Ericas Schrödingeris paskelbė straipsnį, kuriame ketino atskleisti ir įrodyti neatitikimą. nauja šaka:

fizikos raida.
Straipsnio esmė yra
atliekantis minties eksperimentą
Gyva katė dedama į visiškai sandarią dėžę.
Šalia katės yra Geigerio skaitiklis, kuriame yra vienas radioaktyvus atomas.
Kolba, užpildyta rūgštimi, yra tiesiogiai prijungta prie Geigerio skaitiklio.

Galimas radioaktyvaus atomo skilimas suaktyvins Geigerio skaitiklį, kuris savo ruožtu sulaužys kolbą, o iš jos išsiliejusi rūgštis užmuš katę. Ar katė liks gyva ar numirs, jei liks pas tokius nepatogius kaimynus? Eksperimentui skirta viena valanda.

Atsakymas į šį klausimą ir buvo paragintas įrodyti kvantinės teorijos, kuri grindžiama superpozicija, nenuoseklumą: paradokso dėsnį – visos mūsų pasaulio mikrodalelės visada yra vienu metu dviejose būsenose, kol pradedamos stebėti. Tai yra, buvimas viduje:

uždara erdvė
(kvantinė teorija), mūsų katė, kaip ir jo nenuspėjamas kaimynas – atomas, yra sinchroniškai

dviejose valstybėse

Gyva ir tuo pačiu negyva katė.

Suiręs ir tuo pačiu nesuiręs atomas. O tai, anot klasikinės fizikos, yra visiškas absurdas. Tokių vienas kitą paneigiančių dalykų egzistavimas vienu metu yra neįmanomas., kuriame kartu su radioaktyviu atomu patalpinta katė, pamatysime tik vieną iš galimos būsenos bandomasis dalykas.

Tai buvo įrodyta Amerikos fizikas iš Arkanzaso universiteto iki Arto Hobsono. Pagal jo teoriją, jei sujungsite mikrosistemą (radioaktyvųjį atomą) su makrosistema (Geigerio skaitikliu), pastaroji būtinai bus persmelkta pirmosios kvantinio įsipainiojimo būsenos ir pereis į superpoziciją. Ir kadangi mes negalime tiesiogiai stebėti šio reiškinio, jis taps mums nepriimtinas (kaip įrodė Schrödingeris).

Taigi, mes išsiaiškinome, kad atomas ir radiacijos skaitiklis yra toje pačioje superpozicijoje. Tada kas ar kaip šiai sistemai galime vadinti katę? Logiškai mąstant, katė šiuo atveju tampa būsenos rodikliu radioaktyvus branduolys(tiesiog - indikatorius):

Katė gyva, šerdis nesutriko.
Katė negyva, šerdis iširo.

Tačiau turime atsižvelgti į tai, kad katė taip pat yra vienos sistemos dalis, nes ji taip pat yra dėžutės viduje. Todėl, remiantis kvantine teorija, katė su atomu yra vadinamajame nelokaliame ryšyje, t.y. sutrikusios būsenos, o tai reiškia mikropasaulio superpozicijoje.

Iš to išplaukia, kad staigiai pasikeitus viename iš sistemos objektų, tas pats nutiks ir kitam objektui, nesvarbu, kaip toli jie būtų vienas nuo kito. Momentinis abiejų objektų būsenos pasikeitimas įrodo, kad turime reikalą su viena sistema, kurią erdvė tiesiog padalija į dvi dalis.

Tai reiškia, kad galime drąsiai teigti, kad Schrödingerio katė iš karto yra gyva, jei atomas nesuiro, arba negyvas, jei atomas suiro.

Ir vis dėlto, būtent Schrödingerio minties eksperimento dėka buvo sukonstruotas matematinis prietaisas, apibūdinantis mikropasaulio superpozicijas. Šios žinios buvo plačiai pritaikytos kriptografijoje ir kompiuterinėse technologijose.

Galiausiai norėčiau atkreipti dėmesį į neišsenkančią visų rašytojų ir kino kūrėjų meilę paslaptingam „Šrodingerio katino“ paradoksui. Tai tiesiog kai kurie pavyzdžiai:

Magiškas prietaisas, vadinamas „Šrodingerio katė“ Lukjanenkos romane „Paskutinis budėjimas“.
Douglaso Adamso detektyviniame romane „Dirk Gently's Detective Agency“ gyvai diskutuojama apie Schrödingerio katės problemą.
R. E. Heinleino romane „Katė vaikšto per sienas“ pagrindinis veikėjas katinas beveik nuolat būna dviejose būsenose vienu metu.
Garsioji Lewiso Carrollo Češyro katė romane „Alisa stebuklų šalyje“ mėgsta pasirodyti keliose vietose vienu metu.
Romane „Farenheitas 451“ Ray'us Bradbury iškelia klausimą apie Schrödingerio katę – gyvo ir negyvo mechaninio šuns pavidalą.
Romane „Gydantis magas“ Christopheris Stasheffas labai originaliai aprašo savo Schrödingerio katės viziją.

Ir daug kitų kerinčių, visiškai neįmanomų idėjų apie tokį paslaptingą minčių eksperimentą.

Nors planetinis modelis atomas įrodė savo vertę, tuo metu egzistavusi teorija negalėjo iki galo paaiškinti visų procesų, kurie buvo pastebėti m tikras gyvenimas. Paaiškėjo, kad tikrovėje kažkodėl klasikinė Niutono mechanika neveikia mikro lygiu. Tie. prototipo modelis, pasiskolintas iš realaus gyvenimo, neatitinka to meto mokslininkų pastebėjimų tuo atveju, kai atomą laikome vietoj mūsų Saulės sistemos.

Remiantis tuo, koncepcija buvo gerokai pakeista. Buvo tokia disciplina kaip kvantinė mechanika. Šios tendencijos ištakos buvo puikus fizikas Ervinas Šriodingeris.

Superpozicijos samprata

Pagrindinis principas, kuris išskiria nauja teorija, yra superpozicijos principas. Pagal šį principą kvantas (elektronas, fotonas arba protonas) vienu metu gali būti dviejose būsenose. Jeigu kad būtų lengviau suprastišią formuluotę gauname faktą, kurio mūsų protu visiškai neįmanoma įsivaizduoti. Kvantas vienu metu gali būti dviejose vietose.

Pasirodymo metu ši teorija buvo prieštaringa ne tik klasikinė mechanika, bet ir sveikas protas. Net ir dabar išsilavinęs žmogus, toli nuo fizikos, vargu ar gali įsivaizduoti tokią situaciją. Juk šis supratimas galiausiai reiškia, kad jis pats skaitytojas gali būti čia ir ten. Būtent taip žmogus bando įsivaizduoti perėjimą iš makropasaulio į mikropasaulį.

Žmogui, kuris buvo įpratęs patirti Niutono mechanikos veiksmą ir suvokti save viename erdvės taške, buvo nepaprastai sunku įsivaizduoti esantį dviejose vietose vienu metu. Be to, Pereinant nuo makro prie mikro nebuvo teorijos ar modelių. Nebuvo supratimo apie konkretų skaitinės reikšmės ir taisykles.

Tačiau to meto instrumentai leido aiškiai užfiksuoti šį „kvantinį disonansą“. Laboratoriniai instrumentai patvirtino, kad suformuluoti postulatai iš tiesų yra nuoseklūs ir kvantas gali būti dviejų būsenų. Pavyzdžiui, buvo įrašyta elektronų dujos aplink atomo branduolį.

Remiantis tuo, Schrödingeris suformulavo garsią koncepciją, kuri dabar žinoma kaip kačių teorija. Šios formuluotės tikslas buvo parodyti, kad klasikinė teorija fizikos, susidarė didžiulė spraga, kuri reikalauja papildomų studijų.

Šriodingerio katė

Mintinis eksperimentas apie katę buvo toks katė buvo įdėta į uždarą plieninę dėžę. Dėžė buvo įrengta prietaisas su nuodingomis dujomis ir prietaisas su atomo branduoliu.

Remiantis žinomais postulatais, atomo branduolys gali suirti į komponentus per vieną valandą, bet gali ir nesuirti. Atitinkamai, šio įvykio tikimybė yra 50%.

Jei branduolys suyra, tada suveikia priešregistratorius ir reaguojant į šį įvykįįvyksta išleidimas toksiška medžiaga iš anksčiau aprašyto įrenginio, kuriame yra dėžutė. Tie. katė miršta nuo nuodų. Jei taip neatsitiks, katė atitinkamai nemiršta. Remiantis 50% skilimo tikimybe, katė turi 50% galimybę išgyventi.

Remiantis kvantine teorija, atomas vienu metu gali būti dviejose būsenose. Tie. atomas ir suskilo, ir nesuskilo. Tai reiškia, kad registratorius veikė, sudaužė indą su nuodais, ir nesuskilo. Katė apsinuodijo nuodais, o katė tuo pačiu metu nebuvo apsinuodijusi nuodais.

Tačiau tiesiog neįmanoma įsivaizduoti tokio vaizdo, kad atidaręs dėžutę tyrėjas aptiko ir negyvą, ir gyvą katę. Katė yra gyva arba mirusi. Tai yra situacijos paradoksas. Žiūrovo sąmonei neįmanoma įsivaizduoti mirusios-gyvos katės.

Paradoksas yra tas katė yra makrokosmoso objektas. Atitinkamai apie jį sakyti, kad jis gyvas ir miręs, t.y. yra dviejose būsenose vienu metu, panašiai į kvantą, nebus visiškai teisinga.

Naudojant šis pavyzdys, Schrödingeris ypač sutelkė dėmesį į tai, kad nėra aiškių paralelių tarp makro ir mikro pasaulių.. Vėlesniuose ekspertų komentaruose paaiškinama, kad reikėtų galvoti apie radiacijos detektoriaus-katės sistemą, o ne apie katės-žiūrotojo sistemą. Detektoriaus-katės sistemoje tikėtinas tik vienas įvykis.

Ne visi skaito knygas apie didžiuosius žmonijos išradimus. Tačiau būtent visi, kurie žiūrėjo serialą „Teorija didysis sprogimas“, išgirdo apie tokį reiškinį kaip „Schrödingerio katė“. Kadangi tai susiję su kvantine mechanika, žmogus be techninis išsilavinimas Gana sunku suprasti jo prasmę. Pabandykime išsiaiškinti, ką paprastais žodžiais reiškia sąvoka „Šriodingerio katė“.

Turinys:

Trumpas istorinis fonas

Ervinas Šriodingeris – garsus fizikas, vienas iš kvantinės mechanikos teorijos kūrėjų. Išskirtinis bruožas jo mokslinę veiklą buvo vadinamasis antrinis. Jis retai žengdavo pirmą žingsnį ką nors tirdamas.

Iš esmės Schrödingeris rašė atsiliepimus apie kažkieno išradimą arba mokslo pasiekimas, kritikavo autorių arba pradėjo toliau plėtoti kitų žmonių tyrimus ir atradimus. Nors iš prigimties buvo individualistas, jis negalėjo nepasikliauti kitų žmonių idėjomis ir mintimis, kuriomis rėmėsi savo tyrimuose. Nepaisant to, jis įnešė didžiulį indėlį į kvantinės mechanikos kūrimą, daugiausia dėl savo „Schrödingerio katės“ paslapties.

Schrödingerio pasiekimai moksle yra šie:

bangų mechanikos koncepcijos sukūrimas (už tai 1933 m. gavo Nobelio premiją);
įstojo mokslinė apyvarta terminas „apibūdinimo objektyvumas“ – pateisino galimybę mokslines teorijas be tiesioginis dalyvavimas tyrimo subjektas (išorinis stebėtojas) apibūdinti supančią tikrovę;
sukūrė reliatyvumo teoriją;
studijavo termodinaminius procesus ir netiesinę Borno elektrodinamiką;
bandė sukurti vieninga teorija laukus.

Schrödingerio katės koncepcija

„Šriodingerio katė“- garsioji Šriodingerio teorijos mįslė, austrų fiziko teorinis eksperimentas, kurio pagalba pavyko pademonstruoti kvantinės mechanikos neužbaigtumą pereinant nuo mikrosistemų prie makrosistemų. Visa ši teorija paremta kritika pasiekimų mokslininkai kvantinė mechanika.

Prieš pradedant eksperimento aprašymą, būtina apibrėžti pagrindines jame vartojamas sąvokas. Pagrindinis garsaus reiškinio postulatas teigia, kad kol niekas nestebi sistemos, ji yra viduje superpozicijos padėtis– vienu metu dviejose ar daugiau būsenų, kurios atmeta abipusį egzistavimą. Pats Schrödingeris davė sekantį apibrėžimą superpozicija yra kvantinis gebėjimas (kvanto vaidmuo gali būti elektronas, fotonas arba atomo branduolys) vienu metu būti keliose būsenose arba keliuose erdvės taškuose, kol niekas nestebi sistemos. Kvantas yra mikroskopinis mikroaplinkos objektas.

Eksperimento aprašymas

Originalus straipsnis, kuriame Schrödingeris paaiškina savo eksperimentą, buvo paskelbtas 1935 m. Eksperimentui apibūdinti buvo naudojamas lyginimo ir net personifikavimo metodas.

Labai sunku tiksliai suprasti, ką Schrödingeris turėjo omenyje studijuodamas šį straipsnį. Bandysiu paprastais žodžiais apibūdinti eksperimento esmę.

Katę dedame į dėžę su mechanizmu, kuriame yra radioaktyvus atomo branduolys ir talpykla, pripildyta nuodingų dujų. Eksperimentas atliekamas su tiksliai parinktais skilimo tikimybės parametrais atomo branduolys– 50% už 1 valandą. Kai branduolys suyra, iš talpyklos nuteka dujos, dėl kurių katė miršta. Jei taip neatsitiks, katei nieko neatsitiks, jis gyvas ir sveikas.

Praeina valanda, ir mes norime gauti atsakymą į klausimą: ar katė mirė, ar ji dar gyva? Remiantis Schrödingerio teorija, atomo branduolys, kaip ir katės, yra dėžutėje keliose būsenose vienu metu (superpozicijos apibrėžimas). Iki to momento, kai atidaroma dėžutė, mikrosistema, kurioje yra atomo branduolys ir katė, su 50% tikimybe, turi būseną „branduolys suiro, katė mirė“ ir tokia pat tikimybe. teigia: „branduolys nesuiręs, katė gyva“. Tai patvirtina hipotezę, kad dėžėje sėdinti katė tuo pačiu metu yra ir gyva, ir negyva, tai yra, vienu metu yra keliose būsenose. Pasirodo, dėžėje sėdinti katė yra ir gyva, ir mirusi vienu metu.

Kalbėdamas paprasta kalba, paaiškina „Šriodingerio katės“ fenomeną fakto galimybė kad kvantinės mechanikos požiūriu katė yra ir gyva, ir mirusi, kas realiai neįmanoma. Tuo remiantis galime daryti išvadą, kad kvantinės mechanikos teorijoje yra didelių trūkumų.

Jeigu mikrosistemoje nepastebite atomo branduolio, tada susimaišo dvi būsenos – suiręs ir nesuiręs branduolys. Atidarydamas dėžutę, eksperimentatorius gali stebėti tik vieną konkrečią būseną. Kadangi katė personifikuoja atomo branduolį, ji taip pat bus tik vienoje būsenoje - gyva arba mirusi.

Paradokso sprendimas – Kopenhagos interpretacija

Kopenhagos mokslininkai išsprendė Šriodingerio katės paslaptį. Modernus Kopenhagos interpretacija yra tai, kad katė yra gyva/negyva be jokių tarpinių būsenų, nes branduolys suyra arba nesuyra ne atidarius dėžutę, o dar anksčiau - kai branduolys siunčiamas į detektorių. To paaiškinimas yra toks: „katės detektoriaus branduolio“ mikrosistemos banginės funkcijos sumažinimas neturi ryšio su asmeniu, stebinčiu dėžę, bet yra susijęs su branduolio detektoriumi-stebėtoju.

Ši Schrödingerio katės reiškinio interpretacija paneigia galimybę, kad katė prieš atidarant dėžutę yra superpozicijos būsenoje – tuo pačiu metu gyvos/negyvos katės būsenoje. Katė makrosistemoje visada yra tik vienoje būsenoje.

Svarbu! Schrödingerio eksperimentas parodė, kad mikroobjektas ir makroobjektas sistemose elgiasi pagal skirtingus dėsnius – atitinkamai kvantinės fizikos dėsnius ir fizikos dėsnius jos klasikine prasme.

Tačiau nėra mokslo, kuris tyrinėtų reiškinius pereinant iš makrosistemos į mikrosistemą. Erwinas Schrödingeris sugalvojo atlikti tokį eksperimentą būtent tam, kad įrodytų jo silpnumą ir neužbaigtumą. bendroji teorija fizika. Jo didžiausias troškimas buvo konkrečia patirtimi parodyti, kad kiekvienas mokslas atlieka savo užduotis: klasikinė fizika tyrinėja makro objektus, kvantinė fizika– mikroobjektai. Reikia tobulėti mokslo žinių apibūdinti perėjimo iš didelių objektų į mažus sistemose procesą.

Paprastam žmogui labai sunku iš karto suprasti šio paradokso esmę. Juk kiekvieno žmogaus galvoje yra įsitikinimas, kad bet koks objektas materialus pasaulis V šiuo metu laikas gali būti tik viename taške.

Tačiau Schrödingerio teorija gali būti taikoma tik mikroobjektams, o katė yra makrokosmoso objektas.

Naujausia Schrödingerio katės paradokso interpretacija – seriale „Didžiojo sprogimo teorija“, kuriame pagrindinis veikėjas Sheldonas Cooperis paaiškino jo esmę mažiau išsilavinusiai Penny. Cooperis atnešė šį reiškinį į lauką žmonių santykiai. Kad suprastum, ar jie geri, ar blogi santykiai tarp priešingos lyties žmonių, tereikia atidaryti dėžutę. Iki šios akimirkos bet kokie santykiai yra geri ir blogi.