Basit kelimelerle Schrödinger yasası. Schrödinger'in teorisi: açıklama, özellikler, deneyler ve uygulama

1935 yılında büyük fizikçi, Nobel ödüllü ve kuantum mekaniğinin kurucusu Erwin Schrödinger ünlü paradoksunu formüle etti.

Bilim adamı, belirli bir kediyi alıp "cehennem makinesi" ile birlikte opak çelik bir kutuya koyarsanız, bir saat içinde aynı anda hem canlı hem de ölü olacağını öne sürdü. Kutunun içindeki mekanizma şuna benzer: Geiger sayacının içinde, saatte yalnızca bir atoma bozunabilen mikroskobik miktarda radyoaktif madde vardır; aynı zamanda aynı olasılıkla bozulmayabilir. Çürüme meydana gelirse, kaldıraç mekanizması çalışacak ve çekiç, hidrosiyanik asit içeren kabı kıracak ve kedi ölecektir; çürüme yoksa kap sağlam kalacak ve kedi canlı ve sağlıklı olacaktır.

Bir kedi ve bir kutudan değil, atom altı parçacıkların dünyasından bahsediyor olsaydık, bilim adamları kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu söylerdi, ancak makrokozmosta böyle bir sonuç yanlıştır. Peki maddenin daha küçük parçacıklarından bahsederken neden bu tür kavramlarla çalışıyoruz?

Schrödinger'in çizimi, kuantum fiziğinin ana paradoksunu tanımlayan en iyi örnektir: kanunlarına göre, elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunur (hatırlarsanız "canlı" ve "ölü"). uzun süredir acı çeken kedi). Bu durumlara süperpozisyon denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson, bu paradoksa çözümünü önerdi.

"Kuantum fiziğindeki ölçümler, mikroskobik sistemlerin (atomlar, fotonlar ve elektronlar) kuantum durumunun belirlendiği Geiger sayacı gibi belirli makroskobik cihazların çalışmasına dayanır. Kuantum teorisi, mikroskobik sistemlerin kuantum durumunun belirlenmesine dayanır. Sistemden (parçacık) bazı makroskobik cihazlara, sistemin iki farklı durumunu ayırt etmesi durumunda cihaz (örneğin Geiger sayacı) kuantum dolanıklık durumuna girecek ve aynı zamanda kendisini iki süperpozisyonda bulacaktır. Bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda kedinin, radyoaktif bir çekirdeğe bağlanan ve o çekirdeğin bozunma veya "bozunmama" durumunu belirleyen makroskobik bir cihaz, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda yaşayan bir kedi “çürümemenin” göstergesi, ölü bir kedi ise çürümenin göstergesi olacaktır. Ancak kuantum teorisine göre kedinin de çekirdek gibi yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda var olması gerekir.

Bunun yerine, fizikçiye göre kedinin kuantum durumu, atomun durumuyla dolanık olmalı, bu da kedilerin birbirleriyle "yerel olmayan bir bağlantı" içinde oldukları anlamına geliyor. Yani, dolanık nesnelerden birinin durumu aniden tersine değişirse, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun çiftinin durumu da değişecektir. Hobson bunu yaparken bu kuantum teorisine atıfta bulunuyor.

“Kuantum dolaşıklık teorisinin en ilginç yanı, her iki parçacığın durum değişiminin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık ya da elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi iletmeye zamanı olmaz. Dolayısıyla bunun bir nesne olduğunu söyleyebiliriz. Hobson, aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun uzayın iki parçaya bölündüğünü söylüyor.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Parçalanma meydana gelirse ölmüştür, parçalanma hiç olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç grup bilim adamı tarafından daha önerildiğini ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde gözden kaçırıldığını da ekleyelim. Hobson, kuantum mekaniğinin paradokslarını en azından teorik olarak çözmenin, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gerekli olduğunu belirtiyor.

Utanarak bu ifadeyi duyduğumu ama ne anlama geldiğini, hatta hangi konuda kullanıldığını bilmediğimi itiraf etmek istiyorum. Size bu kedi hakkında internette okuduklarımı anlatayım...

« Schrödinger'in kedisi“- aynı zamanda Nobel Ödülü sahibi olan ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Bilim adamı, bu hayali deneyin yardımıyla atom altı sistemlerden makroskobik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.

Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayımlandı. İşte alıntı:

Oldukça gülünç olan vakalar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin aşağıdaki şeytani makineyle birlikte çelik bir odaya kilitlenmesine izin verin (ki bu, kedinin müdahalesine bakılmaksızın olmalıdır): Bir Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki, bir saatte yalnızca bir atom bozunabilir. ancak aynı olasılıkla parçalanmayabilir; bu gerçekleşirse, okuma tüpü boşaltılır ve röle etkinleştirilerek, hidrosiyanik asit şişesini kıran çekici serbest bırakır.

Tüm bu sistemi bir saatliğine kendi haline bırakırsak, atom parçalanmadığı sürece bu saatten sonra kedinin hayatta olacağını söyleyebiliriz. Atomun ilk parçalanması kediyi zehirler. Sistemin bir bütün olarak psi işlevi, bunu canlı ve ölü bir kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit parçalar halinde karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu gibi durumlarda tipik olan şey, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilecek makroskobik belirsizliğe dönüşmesidir. Bu, "bulanıklık modelinin" gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engelliyor. Bu kendi başına belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.

Başka bir deyişle:

1. Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği ve bir zehirli gaz kabı içeren bir mekanizma içerir. Deney parametreleri, 1 saat içinde nükleer bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa gaz dolu bir kap açılır ve kedi ölür. Çekirdek çürümezse kedi hayatta ve sağlıklı kalır.
2. Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip şu soruyu soruyoruz: Kedi yaşıyor mu, ölü mü?
3. Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söylüyor gibi görünüyor (bkz. kuantum süperpozisyonu). Kutuyu açmadan önce kedi-çekirdek sistemi %50 olasılıkla “çekirdek çürümüş, kedi ölmüş” durumunda ve %50 olasılıkla “çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor” durumundadır. olasılık %50. Kutunun içinde oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
4. Modern Kopenhag yorumuna göre kedi herhangi bir ara durumu olmaksızın canlı/ölüdür. Ve çekirdeğin bozunma durumunun seçimi, kutunun açıldığı anda değil, çekirdek dedektöre girdiğinde bile gerçekleşir. Çünkü “kedi-dedektör-çekirdek” sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi, kutunun insan gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile ilişkilidir.

Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği hakkında hiçbir gözlem yapılmazsa, o zaman atomun durumu iki durumun karışımıyla tanımlanır: bozunmuş bir çekirdek ve bozulmamış bir çekirdek, dolayısıyla bir kutuda oturan ve atomun çekirdeğini kişileştiren bir kedi. Bir atom aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Kutu açılırsa deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir: "çekirdek çürümüş, kedi ölmüş" veya "çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor."

İnsan dilindeki öz: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniği açısından kedinin hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi ki bu böyle olamaz. Bu nedenle kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.

Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir durumu seçer? Deneyin amacı, kuantum mekaniğinin, hangi koşullar altında dalga fonksiyonunun çöktüğünü ve kedinin ya öldüğünü ya da hayatta kaldığını, ancak artık her ikisinin bir karışımı olmadığını gösteren bazı kurallar olmadan eksik olduğunu göstermektir. Bir kedinin ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), atom çekirdeği için de aynı durum geçerli olacaktır. Ya çürümüş ya da çürümemiş olmalıdır (Wikipedia).

Schrödinger'in düşünce deneyinin daha yeni bir yorumu da Big Bang Theory karakteri Sheldon Cooper'ın daha az eğitimli komşusu Penny'ye anlattığı bir hikayedir. Sheldon'ın öyküsünün amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insan ilişkilerine uygulanabilmesidir. Bir erkek ile bir kadın arasında neler olduğunu, aralarında nasıl bir ilişki olduğunu anlamak için: iyi ya da kötü, kutuyu açmanız yeterli. O zamana kadar ilişki hem iyi hem de kötüdür.

Aşağıda Sheldon ve Penia arasındaki bu Big Bang Theory alışverişinin video klibi var.

Schrödinger'in çizimi kuantum fiziğinin ana paradoksunu tanımlayan en iyi örnektir: kanunlarına göre elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunur (hatırlarsanız "canlı" ve "ölü"). uzun süredir acı çeken kedi). Bu durumlara süperpozisyon denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson, bu paradoksa çözümünü önerdi.

“Kuantum fiziğindeki ölçümler, mikroskobik sistemlerin (atomlar, fotonlar ve elektronlar) kuantum durumunun belirlendiği Geiger sayacı gibi belirli makroskobik cihazların çalışmasına dayanır. Kuantum teorisi, mikroskobik bir sistemi (parçacığı), sistemin iki farklı durumunu ayırt eden makroskobik bir cihaza bağlarsanız, o zaman cihazın (örneğin Geiger sayacı) kuantum dolaşıklık durumuna gireceğini ve aynı zamanda kendisini iki durumda bulacağını ima eder. Aynı anda süperpozisyonlar. Ancak bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda kedinin, radyoaktif bir çekirdeğe bağlanan ve o çekirdeğin bozunma veya "bozunmama" durumunu belirleyen makroskobik bir cihaz, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda yaşayan bir kedi “çürümemenin” göstergesi, ölü bir kedi ise çürümenin göstergesi olacaktır. Ancak kuantum teorisine göre kedinin de çekirdek gibi yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda var olması gerekir.

Bunun yerine, fizikçiye göre kedinin kuantum durumu, atomun durumuyla dolanık olmalı, bu da kedilerin birbirleriyle "yerel olmayan bir bağlantı" içinde oldukları anlamına geliyor. Yani, dolanık nesnelerden birinin durumu aniden tersine değişirse, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun çiftinin durumu da değişecektir. Hobson aynı zamanda bu kuantum teorisinin deneysel olarak doğrulanmasından da söz ediyor.

“Kuantum dolaşıklık teorisinin en ilginç yanı, her iki parçacığın durumundaki değişikliğin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık veya elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi iletmeye zamanı olmaz. Yani aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, uzay tarafından iki parçaya bölünmüş tek bir nesne olduğu söylenebilir” diye açıklıyor Hobson.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Parçalanma meydana gelirse ölmüştür, parçalanma hiç olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç grup bilim adamı tarafından daha önerildiğini ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde gözden kaçırıldığını da ekleyelim. Hobson, kuantum mekaniğinin paradokslarını en azından teorik olarak çözmenin, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gerekli olduğunu belirtiyor.

Schrödinger

Ancak kısa bir süre önce TEORİSTLER YERÇEKİMİNİN SCHRODINGER'İN KEDİSİNİ NASIL ÖLDÜRDÜĞÜNÜ AÇIKLADI, ancak bu daha karmaşık...

Kural olarak fizikçiler, parçacıklar dünyasında süperpozisyonun mümkün olduğu, ancak kediler veya diğer makro nesnelerde çevrenin müdahalesi nedeniyle imkansız olduğu olgusunu açıklıyorlar. Bir kuantum nesnesi bir alandan geçtiğinde veya rastgele parçacıklarla etkileşime girdiğinde, sanki ölçülmüş gibi hemen tek bir durumu varsayar. Bilim adamlarının inandığı gibi, süperpozisyon tam olarak bu şekilde yok ediliyor.

Ancak süperpozisyon durumundaki bir makro nesneyi diğer parçacıklar ve alanlarla olan etkileşimlerden izole etmek bir şekilde mümkün hale gelse bile, er ya da geç yine de tek bir duruma bürünecektir. En azından bu, Dünya yüzeyinde meydana gelen süreçler için geçerlidir.

“Yıldızlararası uzayda bir yerde belki bir kedinin kuantum tutarlılığını koruma şansı olabilir, ancak Dünya'da veya herhangi bir gezegenin yakınında bu son derece düşük bir ihtimal. Ve bunun nedeni yerçekimidir," diye açıklıyor yeni çalışmanın baş yazarı, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden Igor Pikovski.

Viyana Üniversitesi'nden Pikovsky ve meslektaşları, yerçekiminin makro nesnelerin kuantum süperpozisyonları üzerinde yıkıcı bir etkiye sahip olduğunu ve bu nedenle makrokozmosta benzer fenomenleri gözlemlemediğimizi savunuyorlar. Bu arada, yeni hipotezin temel konsepti “Interstellar” adlı uzun metrajlı filmde kısaca özetleniyor.

Einstein'ın genel görelilik teorisi, son derece büyük bir nesnenin etrafındaki uzay-zamanı bükeceğini belirtir. Durumu daha küçük düzeyde ele aldığımızda, Dünya yüzeyine yakın bir yerde bulunan bir molekül için zamanın, gezegenimizin yörüngesinde yer alan bir moleküle göre biraz daha yavaş akacağını söyleyebiliriz.

Yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki etkisi nedeniyle, bu etkiden etkilenen bir molekül, konumunda bir sapma yaşayacaktır. Ve bu da onun iç enerjisini - molekül içindeki parçacıkların zamanla değişen titreşimlerini - etkilemelidir. Eğer bir molekül iki konumun kuantum süperpozisyonu durumuna getirilirse, o zaman konum ile iç enerji arasındaki ilişki, molekülü çok geçmeden uzaydaki iki konumdan yalnızca birini "seçmeye" zorlayacaktır.

Pikovsky, "Çoğu durumda eşevresizlik olgusu dış etkilerle ilişkilidir, ancak bu durumda parçacıkların iç titreşimi molekülün kendi hareketi ile etkileşime girer" diye açıklıyor.

Bu etki henüz gözlemlenmedi çünkü manyetik alanlar, termal radyasyon ve titreşimler gibi diğer eşevresizlik kaynakları genellikle çok daha güçlüdür ve kuantum sistemlerinin yerçekiminden çok önce yok olmasına neden olur. Ancak deneyciler hipotezi test etmeye çalışıyorlar.

Benzer bir kurulum, yerçekiminin kuantum sistemlerini yok etme yeteneğini test etmek için de kullanılabilir. Bunu yapmak için, dikey ve yatay interferometreleri karşılaştırmak gerekecektir: birincisinde, yolun farklı "yüksekliklerinde" zaman genişlemesi nedeniyle süperpozisyon kısa süre içinde ortadan kaybolmalıdır, ikincisinde ise kuantum süperpozisyon kalabilir.

1935'te, yeni ortaya çıkan kuantum mekaniğinin ateşli bir rakibi olan Eric Schrödinger, fiziğin yeni gelişim dalının tutarsızlığını ortaya koyma ve kanıtlama iddiasında olan bir makale yayınladı.

Makalenin özü şu: bir düşünce deneyi yürütmek:

1. Canlı bir kedi tamamen kapalı bir kutuya yerleştirilir.
2. Kedinin yanına bir radyoaktif atom içeren bir Geiger sayacı yerleştirilir.
3. Asitle dolu bir şişe doğrudan Geiger sayacına bağlanır.
4. Radyoaktif bir atomun olası bozunması Geiger sayacını harekete geçirecek, bu da şişeyi kıracak ve içinden dökülen asit kediyi öldürecektir.
5. Kedi bu kadar rahatsız edici komşuların yanında kalırsa hayatta kalacak mı yoksa ölecek mi?
6. Deney için bir saat ayrılmıştır.

Bu sorunun cevabı, süperpozisyona dayanan kuantum teorisinin tutarsızlığını kanıtlamayı amaçlıyordu: paradoks yasası - dünyamızdaki tüm mikropartiküller, gözlemlenmeye başlayıncaya kadar her zaman aynı anda iki durumda bulunur.

Yani, kapalı bir alanda (kuantum teorisi) bulunan kedimiz, öngörülemeyen komşusu atom gibi aynı anda mevcuttur. iki eyalette:

1. Hem yaşayan hem de ölü bir kedi.
2. Çürümüş ve aynı zamanda çürümemiş bir atom.

Klasik fiziğe göre bu tamamen saçmalıktır. Birbirini dışlayan bu tür şeylerin aynı anda var olması imkansızdır.

Ve bu doğrudur, ancak yalnızca makrokozmos açısından. Oysa mikro dünyada tamamen farklı yasalar geçerli ve bu nedenle Schrödinger, makro dünyanın yasalarını mikro dünya içindeki ilişkilere uygularken yanılmıştı. Mikro dünyanın devam eden belirsizliklerinin bilinçli olarak gözlemlenmesinin ikincisini ortadan kaldırdığını anlamamak.

Yani radyoaktif bir atomun yanında bir kedinin de bulunduğu kapalı bir sistemi açarsak, konunun olası durumlarından yalnızca birini görürüz.

Bu, Arkansas Üniversitesi'nden Amerikalı fizikçi Art Hobson tarafından kanıtlandı. Onun teorisine göre, eğer bir mikrosistemi (radyoaktif atom) bir makrosisteme (Geiger sayacı) bağlarsanız, ikincisi zorunlu olarak birincinin kuantum dolaşıklık durumuyla aşılanacak ve süperpozisyona girecektir. Ve bu fenomeni doğrudan gözlemleyemediğimiz için, bu bizim için kabul edilemez hale gelecektir (Schrödinger'in kanıtladığı gibi).

Böylece atomun ve radyasyon sayacının aynı süperpozisyonda olduğunu bulduk. Peki bu sistem için kime veya neye kedi diyebiliriz? Mantıksal olarak düşünürsek, bu durumda kedi radyoaktif çekirdeğin durumunun bir göstergesi (basitçe bir gösterge) haline gelir:

1. Kedi yaşıyor, çekirdeği çürümemiş.
2. Kedi ölmüş, çekirdeği parçalanmış.

Ancak kedinin de kutunun içinde olması nedeniyle tek bir sistemin parçası olduğunu da hesaba katmamız gerekiyor. Dolayısıyla kuantum teorisine göre kedi, atomla yerel olmayan bir bağlantı içindedir. kafası karışık bir durumda Bu, mikro dünyanın süperpozisyonu anlamına gelir.

Buradan şu sonuç çıkar: Sistemdeki nesnelerden birinde ani bir değişiklik olduğunda, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun, diğer bir nesnede de aynı durum meydana gelecektir. Her iki nesnenin durumundaki ani bir değişiklik, uzay tarafından basitçe iki parçaya bölünmüş tek bir sistemle karşı karşıya olduğumuzu kanıtlar.

Bu, Schrödinger'in kedisinin, eğer atom bozunmamışsa anında canlı olduğunu ya da atom bozunmuşsa ölü olduğunu güvenle söyleyebileceğimiz anlamına gelir.

Yine de Schrödinger'in düşünce deneyi sayesinde mikro dünyanın süperpozisyonlarını tanımlayan matematiksel bir cihaz inşa edildi. Bu bilgi kriptografi ve bilgisayar teknolojisinde geniş uygulama alanı bulmuştur.

Son olarak, her türden yazarın ve sinemanın "Schrödinger'in kedisi" gizemli paradoksuna duyduğu tükenmez sevgiyi belirtmek isterim. Bu sadece bazı örnekler:

1. Lukyanenko'nun "Son Nöbet" romanında "Schrödinger'in Kedisi" adı verilen büyülü bir cihaz.
2. Douglas Adams'ın polisiye romanı Dirk Gently'nin Dedektiflik Bürosu'nda Schrödinger'in kedisi sorununa dair canlı bir tartışma vardır.
3. R. E. Heinlein'in The Cat Walks Through Walls adlı romanında ana karakter olan kedi neredeyse sürekli olarak aynı anda iki durumda bulunur.
4. Lewis Carroll'un "Alice Harikalar Diyarında" romanındaki ünlü Cheshire kedisi aynı anda birçok yerde görünmeyi seviyor.
5. Fahrenheit 451 romanında Ray Bradbury, Schrödinger'in kedisinin yaşayan ölü bir mekanik köpek biçiminde olması konusunu gündeme getiriyor.
6. Christopher Stasheff, "Şifa Sihirbazı" adlı romanında Schrödinger'in kedisine dair vizyonunu çok orijinal bir şekilde anlatıyor.

Ve böylesine gizemli bir düşünce deneyi hakkında daha birçok büyüleyici, tamamen imkansız fikir.

Belki bazılarınız “Schrödinger'in kedisi” deyimini duymuştur. Ancak çoğu insan için bu ismin hiçbir anlamı yoktur.

Kendinizi düşünen bir birey olarak görüyorsanız ve hatta entelektüel olduğunuzu iddia ediyorsanız, Schrödinger'in kedisinin ne olduğunu ve neden ünlü olduğunu mutlaka öğrenmelisiniz.

Schrödinger'in kedisi Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger tarafından ortaya atılan bir düşünce deneyidir. Bu yetenekli bilim adamı 1933'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.

Ünlü deneyi ile atomaltı sistemlerden makroskobik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istiyordu.

Erwin Schrödinger, teorisini orijinal kedi örneğini kullanarak açıklamaya çalıştı. Fikrinin herkes tarafından anlaşılabilmesi için mümkün olduğu kadar basit hale getirmek istedi.

Başarılı olup olmadığını makaleyi sonuna kadar okuyarak öğreneceksiniz.

Schrödinger'in Kedisi deneyinin özü

Diyelim ki bir kedi, böylesi bir cehennem makinesiyle (kedinin doğrudan müdahalesinden korunması gereken) çelik bir odaya kilitlendi: Geiger sayacının içinde o kadar küçük miktarda radyoaktif malzeme var ki, yalnızca bir atom bir saat içinde bozunabilir. ancak aynı olasılıkla parçalanmayabilir; bu gerçekleşirse, okuma tüpü boşaltılır ve röle etkinleştirilerek, hidrosiyanik asit şişesini kıran çekici serbest bırakır.

Tüm bu sistemi bir saatliğine kendi haline bırakırsak, atom parçalanmadığı sürece bu saatten sonra kedinin hayatta olacağını söyleyebiliriz.

Atomun ilk parçalanması kediyi zehirler. Sistemin bir bütün olarak psi işlevi, bunu canlı ve ölü bir kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit parçalar halinde karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir.

Bu gibi durumlarda tipik olan şey, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilecek makroskobik belirsizliğe dönüşmesidir.

Bu, "bulanıklık modelinin" gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engelliyor. Bu kendi başına belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez.

Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.

Başka bir deyişle bir kutumuz ve bir kedimiz var. Kutu, radyoaktif atom çekirdeğine sahip bir cihaz ve zehirli gaz içeren bir kap içerir.

Deney sırasında çekirdeğin bozunma veya bozulmama olasılığı %50'dir. Dolayısıyla çürürse hayvan ölecek, çekirdek çürümezse Schrödinger'in kedisi hayatta kalacak.

Hayatın ne kadar kırılgan olduğunu düşünerek kediyi bir kutuya kilitleyip bir saat bekliyoruz.

Kuantum mekaniği yasalarına göre, çekirdek (ve dolayısıyla kedinin kendisi) aynı anda tüm olası durumlarda olabilir (bkz. kuantum süperpozisyonu).

Kutunun açıldığı ana kadar, “kedi çekirdeği” sistemi olayların iki olası sonucunu varsayar: %50 olasılıkla “çekirdek bozunması - kedi öldü” ve “çekirdek bozunması gerçekleşmedi - kedi yaşıyor” ”aynı olasılıkla.

Kutunun içinde oturan Schrödinger'in kedisinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.

Kopenhag yorumunun yorumu her durumda kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu söylüyor. Nükleer bozunma seçimi kutuyu açtığımızda değil, çekirdek dedektöre çarptığında da gerçekleşir.

Bunun nedeni “kedi-dedektör-çekirdek” sisteminin dalga fonksiyonunun azaltılmasının dışarıdan gözlemleyen kişiyle hiçbir şekilde bağlantılı olmamasıdır. Doğrudan atom çekirdeğinin dedektör-gözlemcisine bağlıdır.

Basit kelimelerle Schrödinger'in kedisi

Kuantum mekaniği yasalarına göre atom çekirdeğinin gözlemlenmesi yoksa ikili olabilir: yani bozunma olur ya da olmaz.

Buradan, kutunun içinde bulunan ve çekirdeği temsil eden kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olabileceği sonucu çıkmaktadır.

Ancak gözlemci kutuyu açmaya karar verdiği anda olası 2 durumdan yalnızca birini görebilecek.

Ancak şimdi mantıksal bir soru ortaya çıkıyor: Sistem tam olarak ne zaman ikili bir biçimde var olmaktan çıkıyor?

Bu deneyim sayesinde Schrödinger, dalga fonksiyonunun ne zaman çöktüğünü açıklayan belirli kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu savundu.

Schrödinger'in kedisinin er ya da geç ya canlı ya da ölü olacağı gerçeği göz önüne alındığında, atom çekirdeği için de durum benzer olacaktır: atomik bozunma ya gerçekleşecek ya da olmayacaktır.

İnsan dilinde deneyimin özü

Schrödinger, kedi örneğini kullanarak, kuantum mekaniğine göre bir hayvanın aynı anda hem canlı hem de ölü olacağını göstermek istedi. Aslında bu imkansızdır ve buradan kuantum mekaniğinin bugün önemli kusurlara sahip olduğu sonucu çıkarılmaktadır.

"Büyük Patlama Teorisi"nden video

Dizinin karakteri Sheldon Cooper, "dar görüşlü" arkadaşına Schrödinger'in Kedisi deneyinin özünü anlatmaya çalıştı. Bunu yapmak için bir erkek ile bir kadın arasındaki ilişki örneğini kullandı.

Ne tür bir ilişkileri olduğunu öğrenmek için kutuyu açmanız yeterli. Bu arada kapanacak, ilişkileri aynı anda hem olumlu hem de olumsuz olabilir.

Schrödinger'in kedisi bu deneyimden sağ kurtulabildi mi?

Okuyucularımızdan herhangi biri kedi için endişeleniyorsa sakinleşmelisiniz. Deney sırasında hiçbiri ölmedi ve Schrödinger'in kendisi deneyini şöyle adlandırdı: zihinsel yani yalnızca zihinde gerçekleştirilen bir şey.

Schrödinger'in Kedisi deneyinin özünü anladığınızı umuyoruz. Sorularınız varsa yorumlarda sorabilirsiniz. Ve elbette bu makaleyi sosyal ağlarda paylaşın.

Beğendiyseniz siteye abone olun BENilginçFakty.org herhangi bir uygun şekilde. Bizimle her zaman ilginç!

Gönderiyi beğendin mi? Herhangi bir tuşa basın:

Elbette “Schrödinger'in Kedisi” diye bir fenomenin olduğunu defalarca duymuşsunuzdur. Ancak fizikçi değilseniz, büyük olasılıkla bunun ne tür bir kedi olduğuna ve neden gerekli olduğuna dair yalnızca belirsiz bir fikriniz vardır.

« Schrödinger'in kedisi“- aynı zamanda Nobel Ödülü sahibi olan ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Bilim adamı, bu hayali deneyin yardımıyla atom altı sistemlerden makroskobik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.

Bu makale, Schrödinger'in kedi ve kuantum mekaniği hakkındaki teorisinin özünü, yüksek teknik eğitimi olmayan bir kişinin de erişebilmesi için basit kelimelerle açıklama girişimidir. Makalede ayrıca "The Big Bang Theory" dizisindekiler de dahil olmak üzere deneyin çeşitli yorumları sunulacak.

Deneyin açıklaması

Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayımlandı. İçinde deney, aşağıdakiler kullanılarak veya hatta kişileştirilerek anlatıldı:

Oldukça gülünç olan vakalar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin aşağıdaki şeytani makineyle birlikte çelik bir odaya kilitlenmesine izin verin (ki bu, kedinin müdahalesine bakılmaksızın olmalıdır): Bir Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki, bir saatte yalnızca bir atom bozunabilir. ancak aynı olasılıkla parçalanmayabilir; bu gerçekleşirse, okuma tüpü boşaltılır ve röle etkinleştirilerek, hidrosiyanik asit şişesini kıran çekici serbest bırakır.

Tüm bu sistemi bir saatliğine kendi haline bırakırsak, atom parçalanmadığı sürece bu saatten sonra kedinin hayatta olacağını söyleyebiliriz. Atomun ilk parçalanması kediyi zehirler. Sistemin bir bütün olarak psi işlevi, bunu canlı ve ölü bir kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit parçalar halinde karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu gibi durumlarda tipik olan şey, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilecek makroskobik belirsizliğe dönüşmesidir. Bu, "bulanıklık modelinin" gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engelliyor. Bu kendi başına belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.

Başka bir deyişle:

1. Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği ve bir zehirli gaz kabı içeren bir mekanizma içerir. Deney parametreleri, 1 saat içinde nükleer bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa gaz dolu bir kap açılır ve kedi ölür. Çekirdek çürümezse kedi hayatta ve sağlıklı kalır.
2. Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip şu soruyu soruyoruz: Kedi yaşıyor mu, ölü mü?
3. Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söylüyor gibi görünüyor (bkz. kuantum süperpozisyonu). Kutuyu açmadan önce kedi-çekirdek sistemi %50 olasılıkla “çekirdek çürümüş, kedi ölmüş” durumunda ve %50 olasılıkla “çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor” durumundadır. olasılık %50. Kutunun içinde oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
4. Modern Kopenhag yorumuna göre kedi herhangi bir ara durumu olmaksızın canlı/ölüdür. Ve çekirdeğin bozunma durumunun seçimi, kutunun açıldığı anda değil, çekirdek dedektöre girdiğinde bile gerçekleşir. Çünkü “kedi-dedektör-çekirdek” sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi, kutunun insan gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile ilişkilidir.

Basit kelimelerle açıklama

Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği hakkında hiçbir gözlem yapılmazsa, o zaman atomun durumu iki durumun karışımıyla tanımlanır: bozunmuş bir çekirdek ve bozulmamış bir çekirdek, dolayısıyla bir kutuda oturan ve atomun çekirdeğini kişileştiren bir kedi. Bir atom aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Kutu açılırsa deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir: "çekirdek çürümüş, kedi ölmüş" veya "çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor."

İnsan dilindeki öz: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniği açısından kedinin hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi ki bu böyle olamaz. Bu nedenle kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.

Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir durumu seçer? Deneyin amacı, kuantum mekaniğinin, hangi koşullar altında dalga fonksiyonunun çöktüğünü ve kedinin ya öldüğünü ya da hayatta kaldığını, ancak artık her ikisinin bir karışımı olmadığını gösteren bazı kurallar olmadan eksik olduğunu göstermektir. Bir kedinin ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), atom çekirdeği için de aynı durum geçerli olacaktır. Ya çürümüş ya da çürümemiş olmalıdır (Wikipedia).

The Big Bang Theory'den video

Schrödinger'in düşünce deneyinin daha yeni bir yorumu da Big Bang Theory karakteri Sheldon Cooper'ın daha az eğitimli komşusu Penny'ye anlattığı bir hikayedir. Sheldon'ın öyküsünün amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insan ilişkilerine uygulanabilmesidir. Bir erkek ile bir kadın arasında neler olduğunu, aralarında nasıl bir ilişki olduğunu anlamak için: iyi ya da kötü, kutuyu açmanız yeterli. O zamana kadar ilişki hem iyi hem de kötüdür.

Aşağıda Sheldon ve Penia arasındaki bu Big Bang Theory alışverişinin video klibi var.

Deney sonucunda kedi hayatta kaldı mı?

Makaleyi dikkatli okumayan ama yine de kedi konusunda endişe duyanlar için iyi haber: Verilerimize göre Avusturyalı çılgın bir fizikçinin yaptığı düşünce deneyi sonucunda endişelenmeyin.

HİÇBİR KEDİ ZARARLANMADI