Schrödinger macskája

Maga a bajindító.
A valóság költészete
Tudomány
Ikon science.svg
Tudnunk kell.
Tudni fogjuk.
  • Biológia
  • Kémia
  • Fizika
Kilátás a
óriások vállai.
Hogy igazságos legyek, uram, mi haszna van a macskának?
- Dave Lister,Vörös Törpe

Schrödinger kecske macska egy gondolatkísérlet Erwin Schrödinger elméleti fizikus fogantatta, bevonva a macska és kvantummechanika . Minden gondolatkísérlet, amelynek van csörögni menőnek kell lennie. Bár érdekes és hűvös ötlet, rá kell mutatnunk arra, hogy ezt a gondolatkísérletet Schrödinger javasolta annak bemutatására, hogy mennyire nevetséges a kvantummechanikai koncepciók - különösen a Koppenhágai tolmácsolás amely lehetővé teszi az egész „mindkettő egyszerre” ötlet makroszkopikus tárgyak számára.


Tartalom

A kísérlet

Most a macskám mindig kissé ideges lesz, amikor a kvantumfizikáról olvasok.

Képzeljen el egy macskát a dobozba nem látunk be , vagy ahogy Erwin maga fogalmazott, „ördögi eszközzel acélkamrába írták”.

A macskával ellátott dobozban egy lezárt méregüveg és egy mechanizmus, amely feltöri az injekciós üveget - így megöli a macskát -, ha a radioaktív mintát észlelnek. A magminta ebben az esetben feltételezhető, hogy egyetlen atomként viselkedik, tehát nem állandó kibocsátás, hanem egyszeri kibocsátás, véletlenszerűen bomlási állandója alapján.


A kísérletet pontosan a radioaktív minta felezési idejéig hajtják végre, vagyis azonos esély van arra, hogy legyen emisszió vagy sem. Bár erre nincs feltétlenül szükség, az idő múlásával nő annak a valószínűsége, hogy a bomlás bekövetkezett és a macska elhalt. Az esemény „megfigyeléséig” senki sem tudja, hogy mi a helyzet (valahogy a macska nem számít, lásd alább).

Mivel a nukleáris bomlás kvantum esemény, és két kvantumállam szuperpozíciójaként létezhet, a koppenhágai értelmezés szerint a macska két állam szuperpozíciójában is elmondható - élő és halott . Ez két feltétel, amelyeket általában kizárunk egymástól, de a kvantummechanika jellege (és különösen a koppenhágai értelmezés alkalmazása) miatt a két állam összekapcsolódik, mintegymindkétésseugyanabban az időben. Kvantumzsargont használva a macska sorsa az kusza a bomlási folyamattal. Amíg kinyitjuk a dobozt ésmegfigyelniEnnek eredményeként nincs módunk megtudni, melyik állapotban van a macska. Mi történik pontosan akkor, amikor a doboz végre kinyílik, megfigyeljük, hogy a macska sok spekuláció tárgya, de a Világegyetem a bizonytalansági állapotból olyan állapotba kerül, amely csak a megfigyelt hullámformát tartalmazza; a halott vagy élő macska. Hogy a másik lehetséges hullámalak összeomlott a az univerzum kettéválik, minden egyes példány egy potenciális hullámformát tartalmaz , a kísérlet körüli vita elsődleges pontja. Igen. Furcsa.

A kísérlet kérdései

I iz in ur box, collapsin ur wavfunctshun!

Ez a gondolatkísérlet azt mutatja be, hogy a nem megfigyelhető kvantum szuperpozíciós állapotokat hogyan lehet „extrapolálni” nagy léptékű megfigyelhető jelenségekre, bár sok fizikus még mindig vitatja a pontos részleteket. A legjobb, ha a kísérletet nem szó szerint és névértékben értelmezzük, mivel ez a kvantummechanikával kapcsolatos szélsőséges tévhitekhez vezethet. Legjobb esetben a szuperpozíció képviselheti bizonytalanságunkat és a macska állapotával kapcsolatos ismereteink hiányát. Tehát a 'halottakésélve ”értelmezés csak metafizikai és valószínűségi szinten igaz - teljesen más kérdés, ha a macska számára fizikai valóságnak tévedünk.



A kvantummechanika legtöbb értelmezése szerint az emberi szemekben nincs semmi különös, ami arra készteti az Univerzumot, hogy összeomoljon magában, és eldöntse, mi lesz a hullámfüggvény! Egyes értelmezések szerint, ha visszakövetjük a kísérletet, elég gyorsan rájönnénk, hogy a macskamagatökéletesen képes megfigyelni, hogy halott-e vagy sem. Hasonlóképpen, a Geiger-számláló vagy az eszköz bármely más alkatrésze is megfelelő megfigyelőként működne a szóban forgó jelenség szempontjából, ezen értelmezések szerint. Ha a kísérletet szó szerint vettük, és a macska egyszerre volt életben és holtban, akkor a kísérlet kissé kibővíthető. Tegyük fel, hogy a kísérletet végző fizikus egy zárt laboratóriumban van, kollégájuk pedig a doboz kinyitásának pillanatában kint áll. A kolléga szempontjából két esemény egyike fordulhat elő: a fizikus kinyithatja a dobozt, hogy megtalálja az elhullott macskát, vagy a fizikus kinyithatja a dobozt, hogy megtalálja az élő macskát. Amíg az ajtót nem nyitják ki, Schrödinger macskájának szó szerinti értelmezése azt sugallja, hogy mindkét megtörtént esemény szuperpozícióban létezik, amíg a kolléga kinyitja az ajtót, és a hullámfunkció összeomlik. Ismét a folyosón valakinek szemszögéből nézve két esemény történt; a kolléga belépett valakihez, aki súlyos bosszúságú macskát tartott, vagy besétált hozzájuk, és megpróbálta elrejteni a bizonyítékokat a macska tulajdonosai és az etikai bizottság elől. Lényegében ez Schrödinger macskája egy dobozban, egy dobozban, egy doboz belsejében, és a lánc folytatódhat, amíg el nem találjuk a kérdést; mi van azon a dobozon kívül, ami miatt a hullámfunkció összeomlik? Ez önmagában szünetet adna az embereknek, mielőtt a szó szerint értelmezik a gondolatkísérlet értelmezését. Azonban a sok világ az értelmezés azt mondja, hogy a macska másolatai valóban élnek egyes világokban, és holtak más világokban. Ha valaki „megfigyeli” a macska állapotát, az egyszerűen más világokba helyezi azt, a megfigyelő néhány példánya élő macskát talál, míg mások elhullott macskát.


Gyakorlatilag lehetetlen lenne összefonni egy ekkora rendszert, bár vita folyik arról, hogy ez elméletileg lehetséges-e. A kvantumszámítás világa megköveteli, hogy az atomok összefonódjanak, hogy mindannyian az államok egyik hatalmas szuperpozíciójának részévé váljanak. Nagy akadálya van annak, hogy ezeket az atomokat elkülönítsük bármilyen megfigyelési formától, ideértve a szomszédos atomokat is, ami tönkretenné a szuperpozíciót és az összefonódást.

A kvantumléptékű világot irányító törvényekre, valamint az olyan jelenségekre, mint a szuperpozíciók, általában csak az egyes atomok és alapvető részecskék mikroszkopikus világának megértéséhez van szükség. Maga a szuperpozíció olyan tulajdonság, amellyel a matematikai hullámok rendelkeznek, és a kvantumelméletet értő emberek által értett fogalom nem alkalmazható jól a dolgok klasszikus nézetére. Amikor ezeknek a részecskéknek milliói vagy milliárdjai egyesülve egy makroszkopikus objektumot alkotnak, a kvantumjelenségek lényegében eltűnnek, mivel lényegében valamennyien megfigyelik egymást és folyamatosan összeomlik egymás hullámfunkciói. A kísérlet valódi változatában a mindennapok maradnak, józan ész világnézet, ahol egy macska vagy meghaltvagyéletben és semmi más.


További munka

Ha mégis túl komolyan veszi a kvantummackereket, akkor azt állíthatja, hogy Tony Soprano valójában egyszerre is halott és életben van egy kvantumszuperpozícióban. Kivéve, ha az HBO „kinyitja a dobozt”, ami meglehetősen bonyolult megoldás egy szereplő tag halálával.

Neil Gaiman-banAmerikai istenek, egy karakter megjegyzi, hogy ha elég hosszú ideig hagyják, a dobozban lévő macska csak kétféle halott lehet, míg Terry Pratchett 'sUrak és Hölgyekbemutat egy harmadik lehetséges állapotot, amely Greebo macskakarakterére vonatkozik; véresen dühös.

Könyvek

  • Robert Anton Wilson írt egy trilógiát a könyvekrőlSchrödinger kat. Elég rendetlenek voltak.
  • Schrödinger macskáját keresve

Népszerű kultúra

A népi kultúrában a szegény macska sok haszonnal és bántalmazással találkozott, kezdve az emberektől, akik viccként használták őket, egészen az emberekig, akik ürügyként használták, hogy megússzák mindazt, amiben szeretnek tudományos-fantasztikus .

- A Schrödingerék bevándorló - Aki lustálkodik az ellátásokon, miközben ellopja a munkáját.


Stephen Hawking azt mondta, hogy inkább bosszantja a fogalom használata és visszaélése a fikcióban és a bűbájban, és híresen kijelentette, hogy 'amikor Schrödinger macskájáról hallok, a fegyveremért nyúlok'. Feltehetően Checkov fegyvere.