Парадоксът на котката на Шрьодингер. Обяснение на значението. Котката на Шрьодингер - прочутият парадоксален експеримент Мисловният експеримент на Шрьодингер

Не го губете.Абонирайте се и получете линк към статията в имейла си.

Със сигурност сте чували повече от веднъж, че има такъв феномен като „Котката на Шрьодингер“. Но ако не сте физик, тогава най-вероятно имате само бегла представа каква котка е това и защо е необходима.

« Котката на Шрьодингер“- това е името на известния мисловен експеримент на известния австрийски физик теоретик Ервин Шрьодингер, който е и Нобелов лауреат. С помощта на този фиктивен експеримент ученият искаше да покаже непълнотата на квантовата механика при прехода от субатомни системи към макроскопични системи.

Тази статия е опит да се обясни с прости думи същността на теорията на Шрьодингер за котката и квантовата механика, така че да е достъпна за човек, който няма висше техническо образование. В статията ще бъдат представени и различни интерпретации на експеримента, включително тези от сериала „Теория за Големия взрив“.

Описание на експеримента

Оригиналната статия на Ервин Шрьодингер е публикувана през 1935 г. В него експериментът е описан с помощта или дори персонификация:

Можете също така да конструирате случаи, в които има доста бурлеска. Нека някоя котка бъде затворена в стоманена камера със следната дяволска машина (която трябва да бъде, независимо от намесата на котката): вътре в брояч на Гайгер има малко количество радиоактивно вещество, толкова малко, че само един атом може да се разпадне за един час, но със същата вероятност може да не се разпадне; ако това се случи, четящата тръба се разрежда и релето се задейства, освобождавайки чука, който разбива колбата с циановодородна киселина.

Ако оставим цялата тази система сама за един час, тогава можем да кажем, че котката ще бъде жива след това време, стига атомът да не се разпадне. Още първото разпадане на атома би отровило котката. Пси-функцията на системата като цяло ще изрази това чрез смесване или намазване на жива и мъртва котка (простете за израза) на равни части. Типичното в такива случаи е, че несигурността, първоначално ограничена до атомния свят, се трансформира в макроскопична несигурност, която може да бъде елиминирана чрез директно наблюдение. Това ни пречи да приемем наивно „модела на замъгляване“ като отразяващ реалността. Това само по себе си не означава нищо неясно или противоречиво. Има разлика между замъглена или разфокусирана снимка и снимка на облаци или мъгла.

С други думи:

1. Има кутия и котка. Кутията съдържа механизъм, съдържащ радиоактивно атомно ядро ​​и контейнер с отровен газ. Експерименталните параметри са избрани така, че вероятността за ядрен разпад за 1 час да е 50%. Ако ядрото се разпадне, се отваря контейнер с газ и котката умира. Ако ядрото не се разпадне, котката остава жива и здрава.
2. Затваряме котката в кутия, изчакваме един час и задаваме въпроса: котката жива ли е или мъртва?
3. Изглежда, че квантовата механика ни казва, че атомното ядро ​​(и следователно котката) е във всички възможни състояния едновременно (вижте квантовата суперпозиция). Преди да отворим кутията, системата с котешко ядро ​​е в състояние „ядрото се е разпаднало, котката е мъртва“ с вероятност от 50% и в състояние „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“ с вероятност от 50%. Оказва се, че котката, която седи в кутията, е жива и мъртва едновременно.
4. Според съвременната копенхагенска интерпретация котката е жива/мъртва без никакви междинни състояния. И изборът на състоянието на разпадане на ядрото става не в момента на отваряне на кутията, а дори когато ядрото влезе в детектора. Тъй като намаляването на вълновата функция на системата „котка-детектор-ядро“ не е свързано с човешкия наблюдател на кутията, а е свързано с детектора-наблюдател на ядрото.

Обяснение с прости думи

Според квантовата механика, ако ядрото на атома не се наблюдава, тогава неговото състояние се описва от смес от две състояния - разпаднало се ядро ​​и неразпаднало се ядро, следователно котка, седяща в кутия и олицетворяваща ядрото на атома е жив и мъртъв едновременно. Ако кутията се отвори, тогава експериментаторът може да види само едно конкретно състояние - „ядрото се е разпаднало, котката е мъртва“ или „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“.

Същността на човешки език: Експериментът на Шрьодингер показа, че от гледна точка на квантовата механика котката е едновременно жива и мъртва, което не може да бъде. Следователно квантовата механика има значителни недостатъци.

Въпросът е: кога една система престава да съществува като смесица от две състояния и избира едно конкретно? Целта на експеримента е да покаже, че квантовата механика е непълна без някои правила, които показват при какви условия вълновата функция се срива и котката или става мъртва, или остава жива, но престава да бъде смесица от двете. Тъй като е ясно, че котката трябва да е или жива, или мъртва (няма междинно състояние между живота и смъртта), това ще бъде подобно за атомното ядро. Трябва да е или разложен, или неразложен (Уикипедия).

Видео от Теория за големия взрив

Друга по-нова интерпретация на мисловния експеримент на Шрьодингер е история, която Шелдън Купър, герой от Теорията за Големия взрив, разказал на по-малко образованата си съседка Пени. Смисълът на историята на Шелдън е, че концепцията за котката на Шрьодингер може да се приложи към човешките взаимоотношения. За да разберете какво се случва между мъж и жена, каква връзка има между тях: добра или лоша, просто трябва да отворите кутията. Дотогава връзката е и добра, и лоша.

По-долу е видео клип от този обмен на Теория за Големия взрив между Шелдън и Пения.

Остана ли котката жива в резултат на експеримента?

За тези, които не са прочели статията внимателно, но все още се притесняват за котката, добра новина: не се притеснявайте, според нашите данни, в резултат на мисловен експеримент на луд австрийски физик

НИКОЯ КОТКА не е пострадала

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ 🔶 Котката на Шрьодингер

✪ Физика - квантова теория. Котката на Шрьодингер и двойната цепка.

✪ Котката на Шрьодингер

✪ Котката на Шрьодингер

✪ Котешкият мисловен експеримент на Шрьодингер в квантовата механика

субтитри

[музика] Австрийският физик Ервин Шрьодингер е един от основателите на квантовата механика. Той обаче е известен с нещо, което никога не е правил - мисловен експеримент с участието на котка. Той предложи да поставите котката в запечатан контейнер с устройство, което има 50% шанс да я убие в рамките на един час. Час по-късно ученият се заинтересува в какво състояние е котката? Здравият разум подсказва, че той е или жив, или мъртъв. Но Шрьодингер забеляза, че според квантовата физика в момента преди отварянето на контейнера котката е еднакво жива и мъртва едновременно. И едва след отваряне на контейнера можем да видим единственото определено състояние на животното. Преди това той остава в състояние на несигурност - наполовина в едно състояние, наполовина в друго. Това изглежда абсурдно, което посочи Шрьодингер. Той намира квантовата физика за толкова противоречива от философска гледна точка, че изоставя теорията, която е помогнал да създаде, и се насочва към работа по биология. Въпреки привидната си абсурдност, експериментът на Шрьодингер е съвсем реален. Освен това значението му е неоспоримо. бъдете в две състояния едновременно Ако квантовите обекти нямаха тази способност, тогава компютърът, с който гледате това видео, нямаше да съществува. Квантовият феномен на Суперпозицията е следствие от двойствения, материално-вълнов произход на съществуването. За да има всеки обект свойствата на вълна, той трябва да се простира на определено разстояние. Така той ще заема много длъжности едновременно. Въпреки това, дължината на вълната на всеки обект, ограничен до малка област от пространството, не може да бъде уникално определена и обектът съществува като много вълни едновременно. Свойствата на вълните на ежедневните обекти не са ни достъпни, тъй като дължината на вълната намалява само с увеличаване на импулса. И котката изглежда сравнително голяма и тежка. Ако вземем един атом и го увеличим до размера на слънчевата система, тогава дължината на вълната на котка, която бяга от физик, ще бъде толкова малка, колкото атома в такава слънчева система. Твърде малък е за откриване, така че никога няма да видим котката да действа като вълна. В същото време микрочастица като електрон може да демонстрира впечатляващи доказателства за своя двоен произход. Ако електроните се изпращат един след друг през два тесни процепа в бариера, всеки електрон се държи като частица и се озовава на определено място във всеки един момент. Но ако повторите този експеримент много пъти, проследявайки всички отделни резултати, ще забележите, че електроните образуват модел, който е характерен за поведението на вълна. Комбинации от ивици - зони с много електрони, разделени от области, в които изобщо няма такива. Ако блокирате един от слотовете, ивиците ще изчезнат. Това доказва, че моделът е следствие от преминаването на всеки електрон през двата процепа едновременно. Отделният електрон не определя дали да тръгне наляво или надясно; той върви наляво и надясно едновременно. Това наслагване на състояния също ни води до съвременната технология. Всеки електрон, разположен близо до ядрото във всеки атом, съществува под формата на разпределена, вълнообразна орбита. Когато два атома се доближат един до друг, електроните не трябва да избират само един атом, те се разпределят между тях. Така се образуват химичните връзки. Всеки електрон във всяка молекула е свързан не само с атом А или В, но и с А и В едновременно. Тъй като броят на атомите се увеличава, електроните се разпространяват още повече, като се разпределят между повече атоми едновременно. В твърдото тяло електроните не са свързани с конкретен атом; те са разпределени между всички тях, разпространявайки се в по-голям обем пространство. Тази гигантска суперпозиция на състояния определя начините, по които електроните се движат през материята, независимо дали е проводник, диелектрик или полупроводник. Разбирането как се разпределят електроните между атомите позволява най-прецизен контрол на свойствата на полупроводникови материали като силиций. Чрез правилно комбиниране на различни полупроводници можем да създадем транзистори на миниатюрно ниво - милиони от тях на един компютърен чип. Такива чипове и техните разпределени електрони помагат за работата на компютъра, който използвате, за да гледате това видео. Според един стар виц интернет съществува за целите на разпространението на видеоклипове с котки. Всъщност на основно ниво Интернет дължи съществуването си на австрийски физик и неговата въображаема котка.

Същността на експеримента

Всъщност Хокинг и много други физици са на мнение, че тълкуването на квантовата механика от Копенхагенската школа е неоправдано да подчертава ролята на наблюдателя. Все още не е постигнато окончателно единство между физиците по този въпрос.

Паралелизирането на световете във всеки момент от времето съответства на истински недетерминиран автомат, за разлика от вероятностния, когато на всяка стъпка се избира един от възможните пътища в зависимост от тяхната вероятност.

Парадоксът на Вигнер

Това е сложна версия на експеримента на Шрьодингер. Юджийн Вигнер въвежда категорията „приятели“. След завършване на експеримента, експериментаторът отваря кутията и вижда жива котка. Векторът на състоянието на котката в момента на отваряне на кутията преминава в състояние „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“. Така в лабораторията котката била призната за жива. Извън лабораторията е приятел. приятелоще не знае дали котката е жива или мъртва. приятелразпознава котката като жива само когато експериментаторът му съобщи резултата от експеримента. Но всички останали приятеликотката все още не е разпозната като жива и ще бъде разпозната едва когато бъдат информирани за резултата от експеримента. По този начин котката може да бъде разпозната като напълно жива (или напълно мъртва), когато всички хора във Вселената знаят резултата от експеримента. До този момент, в мащаба на Голямата Вселена, котката, според Вигнер, остава жива и мъртва едновременно.

(от гледна точка на копенхагенската интерпретация ще бъде направено наблюдение) и светлината ще премине в едно от състоянията. Чрез провеждане на статистически тестове на светлината в приемащия край на кабела ще бъде възможно да се установи дали светлината е в суперпозиция на състояния или вече е била наблюдавана и предадена в друга точка. Това дава възможност за създаване на средства за комуникация, които изключват неоткриваемо прихващане на сигнали и подслушване.

Експериментът (който по принцип може да бъде проведен, въпреки че все още не са създадени работещи квантови криптографски системи, способни да предават големи количества информация) също така показва, че „наблюдението“ в интерпретацията на Копенхаген няма нищо общо със съзнанието на наблюдателя, тъй като в този случай промяната в статистиката до края на кабела води до напълно неодушевено разклонение на жицата.

Както ни обясни Хайзенберг, поради принципа на неопределеността, описанието на обектите в квантовия микросвят е от различно естество от обичайното описание на обектите в Нютоновия макросвят. Вместо пространствените координати и скоростта, с които сме свикнали да описваме механичното движение, например топка върху билярдна маса, в квантовата механика обектите се описват с така наречената вълнова функция. Гребенът на "вълната" съответства на максималната вероятност за намиране на частица в пространството в момента на измерване. Движението на такава вълна се описва от уравнението на Шрьодингер, което ни казва как състоянието на една квантова система се променя с времето.

Сега за котката. Всеки знае, че котките обичат да се крият в кутии (). Ервин Шрьодингер също беше в течение. Освен това, с чисто скандинавски фанатизъм, той използва тази функция в известен мисловен експеримент. Същността на това беше, че една котка беше затворена в кутия с адска машина. Машината е свързана чрез реле с квантова система, например радиоактивно разлагащо се вещество. Вероятността за разпад е известна и е 50%. Адската машина се задейства, когато квантовото състояние на системата се промени (възниква разпад) и котката умира напълно. Ако оставите системата „Cat-box-hellish machine-quanta” сама за себе си за един час и си спомните, че състоянието на една квантова система се описва от гледна точка на вероятност, тогава става ясно, че вероятно няма да е възможно да се открие дали котката е жива или не в даден момент от времето, точно както е невъзможно да се предскаже точно падането на монета върху глави или опашки предварително. Парадоксът е много прост: вълновата функция, която описва една квантова система, смесва двете състояния на котка - тя е жива и мъртва едновременно, точно както свързан електрон може да бъде локализиран с еднаква вероятност на всяко място в пространството, равноотдалечено от атомното ядро. Ако не отворим кутията, не знаем как точно е котката. Без да правим наблюдения (четете измервания) на атомно ядро, можем да опишем неговото състояние само чрез суперпозиция (смесване) на две състояния: разпаднало се и неразпаднало се ядро. Котка в ядрена зависимост е жива и мъртва едновременно. Въпросът е: кога една система престава да съществува като смесица от две състояния и избира едно конкретно?

Копенхагенската интерпретация на експеримента ни казва, че системата престава да бъде смесица от състояния и избира едно от тях в момента, когато се случи наблюдение, което също е измерване (кутията се отваря). Тоест, самият факт на измерване променя физическата реалност, което води до колапс на вълновата функция (котката или става мъртва, или остава жива, но престава да бъде смесица от двете)! Помислете за това, експериментът и измерванията, които го придружават, променят реалността около нас. Лично мен този факт тормози мозъка много повече от алкохола. Известният Стив Хокинг също трудно преживява този парадокс, повтаряйки, че когато чуе за котката на Шрьодингер, ръката му протяга ръка към Браунинг. Тежестта на реакцията на изключителния физик-теоретик се дължи на факта, че според него ролята на наблюдателя в колапса на вълновата функция (свиването й в едно от двете вероятностни) състояния е силно преувеличена.

Разбира се, когато през 1935 г. професор Ервин замисля своето изтезание с котка, това беше гениален начин да се покаже несъвършенството на квантовата механика. Всъщност една котка не може да бъде жива и мъртва едновременно. В резултат на една от интерпретациите на експеримента стана очевидно, че има противоречие между законите на макросвета (например вторият закон на термодинамиката - котката е или жива, или мъртва) и микро- свят (котката е жива и мъртва едновременно).

Горното се използва на практика: в квантовите изчисления и квантовата криптография. Чрез оптичен кабел се изпраща светлинен сигнал в суперпозиция на две състояния. Ако нападателите се свържат с кабела някъде по средата и направят там сигнален кран, за да подслушват предадената информация, тогава това ще срине вълновата функция (от гледна точка на интерпретацията от Копенхаген ще бъде направено наблюдение) и светлината ще премине в едно от състоянията. Чрез провеждане на статистически тестове на светлината в приемащия край на кабела ще бъде възможно да се установи дали светлината е в суперпозиция на състояния или вече е била наблюдавана и предадена в друга точка. Това дава възможност за създаване на средства за комуникация, които изключват неоткриваемо прихващане на сигнали и подслушване.

Друга по-нова интерпретация на мисловния експеримент на Шрьодингер е история, която Шелдън Купър, герой от Теорията за Големия взрив, разказал на по-малко образованата си съседка Пени. Смисълът на историята на Шелдън е, че концепцията за котката на Шрьодингер може да се приложи към човешките взаимоотношения. За да разберете какво се случва между мъж и жена, каква връзка има между тях: добра или лоша, просто трябва да отворите кутията. Дотогава връзката е и добра, и лоша.

Със сигурност мнозина са се натъквали на тази мистериозна формулировка. И мнозинството не можеше да разбере напълно каква е същността на въпроса. Котката на Шрьодингер е експеримент, кръстен на своя създател, австрийски физик и един от основателите на квантовата механика. В нашия материал просто и накратко говорим за смисъла на експеримента. За какво беше?

Ервин Шрьодингер е известен теоретичен физик. През 1935 г. той решава да проведе виртуален експеримент с котка. Всичко това, за да докаже, че копенхагенската интерпретация на суперпозицията (смесване на две състояния) не е напълно правилна по отношение на квантовата теория.

Каква е същността на експеримента?

Шрьодингер мислено поставя жива котка в стоманена камера заедно с чук, флакон с циановодородна киселина и много малко количество радиоактивен материал. Ако дори един атом радиоактивен материал се разпадне по време на тестовия период, релейният механизъм ще освободи чука. Но той вече ще обърне бутилката с отровен газ и ще накара котката да умре.

Защо Шрьодингер измисля това?

В квантовата механика се смята, че ако никой и нищо не наблюдава ядрото, тогава то е в смесено, неопределено състояние. И двете се разпаднаха и не се разпаднаха веднага. Но когато се появи наблюдател, ядрото се оказва в едно от състоянията. Между другото, експериментът на Шрьодингер имаше за цел да разбере в кой точно момент „котката е едновременно мъртва и жива“. А също и при установяване на конкретно състояние. Учен иска да докаже, че квантовата механика е невъзможна без фини детайли. И определят при какви условия настъпва колапсът на вълновата функция (смяната на състоянието). Те също така определят кога даден обект остава в едно от възможните състояния (а не в няколко наведнъж).

Ервин Шрьодингер искаше да посочи едно странно заключение на квантовите теоретици. Те вярваха, че обикновен човек може да види истинското състояние на материята без чужда помощ. Копенхагенската интерпретация на квантовата физика беше доминираща по това време. Тя вярваше, че атомите или фотоните съществуват в няколко състояния в един момент (са в суперпозиция) и не преминават в определено състояние, докато не бъдат наблюдавани.

Експериментът на Шрьодингер казва, че наблюдателят не може да знае дали даден атом от дадено вещество се е разпаднал или не. Освен това наблюдателят не знае дали бутилката се е счупила и дали котката е умряла. Според интерпретацията на Копенхаген котката ще бъде жива и мъртва, докато някой не погледне в кутията. В квантовата механика способността да бъдеш жив и мъртъв, докато не бъде наблюдавана, се нарича квантова несигурност или парадокс на наблюдателя. Логиката зад парадокса на наблюдателя е, че наблюденията могат да определят резултатите.

Шрьодингер се съгласи, че суперпозицията съществува. Между другото, по време на живота му учените успяха да докажат това, като изучаваха смущенията в светлинните вълни. Но той се чудеше кога суперпозицията всъщност отстъпва място на определено състояние. Експериментът на Шрьодингер накара хората да се чудят. Наистина ли е възможно да се определи изходът от живота на котка, като се отвори кутията (вижте я)?

Но дали котката ще бъде жива или мъртва, дори ако кутията не е отворена?

С този парадоксален мисловен експеримент Шрьодингер доказа, че копенхагенската интерпретация на квантовата физика е погрешна. Тази интерпретация може да работи на микроскопично ниво. Но няма нищо общо с макроскопичния свят (котката е взета като пример за макроскопичния). Това, което учените знаеха за природата на материята на микроскопично ниво и това, което хората наблюдават на макроскопично ниво, все още не е напълно разбрано. Ролята на наблюдателя остава важен въпрос в изучаването на квантовата физика и е безкраен източник на спекулации.

За мой срам, искам да призная, че чух този израз, но не знаех какво означава или дори по каква тема е използван. Нека ви кажа какво прочетох в интернет за тази котка...

« Котката на Шрьодингер» - това е името на прочутия мисловен експеримент на известния австрийски физик теоретик Ервин Шрьодингер, който е и Нобелов лауреат. С помощта на този фиктивен експеримент ученият искаше да покаже непълнотата на квантовата механика при прехода от субатомни системи към макроскопични системи.

Оригиналната статия на Ервин Шрьодингер е публикувана през 1935 г. Ето го цитата:

Можете също така да конструирате случаи, в които има доста бурлеска. Нека някоя котка бъде затворена в стоманена камера със следната дяволска машина (която трябва да бъде, независимо от намесата на котката): вътре в брояч на Гайгер има малко количество радиоактивно вещество, толкова малко, че само един атом може да се разпадне за един час, но със същата вероятност може да не се разпадне; ако това се случи, четящата тръба се разрежда и релето се задейства, освобождавайки чука, който разбива колбата с циановодородна киселина.

Ако оставим цялата тази система сама за един час, тогава можем да кажем, че котката ще бъде жива след това време, стига атомът да не се разпадне. Още първото разпадане на атома би отровило котката. Пси-функцията на системата като цяло ще изрази това чрез смесване или намазване на жива и мъртва котка (простете за израза) на равни части. Типичното в такива случаи е, че несигурността, първоначално ограничена до атомния свят, се трансформира в макроскопична несигурност, която може да бъде елиминирана чрез директно наблюдение. Това ни пречи да приемем наивно „модела на замъгляване“ като отразяващ реалността. Това само по себе си не означава нищо неясно или противоречиво. Има разлика между замъглена или разфокусирана снимка и снимка на облаци или мъгла.

С други думи:

1. Има кутия и котка. Кутията съдържа механизъм, съдържащ радиоактивно атомно ядро ​​и контейнер с отровен газ. Експерименталните параметри са избрани така, че вероятността за ядрен разпад за 1 час да е 50%. Ако ядрото се разпадне, се отваря контейнер с газ и котката умира. Ако ядрото не се разпадне, котката остава жива и здрава.
2. Затваряме котката в кутия, чакаме един час и задаваме въпроса: котката жива или мъртва?
3. Изглежда, че квантовата механика ни казва, че атомното ядро ​​(и следователно котката) е във всички възможни състояния едновременно (вижте квантовата суперпозиция). Преди да отворим кутията, системата котка-ядро е в състояние „ядрото се е разпаднало, котката е мъртва“ с вероятност от 50% и в състояние „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“ с вероятност от 50%. Оказва се, че котката, която седи в кутията, е жива и мъртва едновременно.
4. Според съвременната копенхагенска интерпретация котката е жива/мъртва без никакви междинни състояния. И изборът на състоянието на разпадане на ядрото става не в момента на отваряне на кутията, а дори когато ядрото влезе в детектора. Тъй като намаляването на вълновата функция на системата „котка-детектор-ядро“ не е свързано с човешкия наблюдател на кутията, а е свързано с детектора-наблюдател на ядрото.

Според квантовата механика, ако ядрото на атома не се наблюдава, тогава неговото състояние се описва от смес от две състояния - разпаднало се ядро ​​и неразпаднало се ядро, следователно котка, седяща в кутия и олицетворяваща ядрото на атома е жив и мъртъв едновременно. Ако кутията се отвори, тогава експериментаторът може да види само едно конкретно състояние - „ядрото се е разпаднало, котката е мъртва“ или „ядрото не се е разпаднало, котката е жива“.

Същността на човешкия език

Експериментът на Шрьодингер показа, че от гледна точка на квантовата механика котката е едновременно жива и мъртва, което не може да бъде. Следователно квантовата механика има значителни недостатъци.

Въпросът е: кога една система престава да съществува като смесица от две състояния и избира едно конкретно? Целта на експеримента е да покаже, че квантовата механика е непълна без някои правила, които показват при какви условия вълновата функция се срива и котката или става мъртва, или остава жива, но вече не е смес от двете. Тъй като е ясно, че котката трябва да е или жива, или мъртва (няма междинно състояние между живота и смъртта), това ще бъде подобно за атомното ядро. Трябва да е или разложен, или неразложен (Уикипедия).

Друга по-нова интерпретация на мисловния експеримент на Шрьодингер е история, която Шелдън Купър, герой от Теорията за Големия взрив, разказал на по-малко образованата си съседка Пени. Смисълът на историята на Шелдън е, че концепцията за котката на Шрьодингер може да се приложи към човешките взаимоотношения. За да разберете какво се случва между мъж и жена, каква връзка има между тях: добра или лоша, просто трябва да отворите кутията. Дотогава връзката е и добра, и лоша.

По-долу е видео клип от този обмен на Теория за Големия взрив между Шелдън и Пения.

Илюстрацията на Шрьодингер е най-добрият пример за описване на основния парадокс на квантовата физика: според нейните закони частици като електрони, фотони и дори атоми съществуват в две състояния едновременно („живи“ и „мъртви“, ако си спомняте многострадална котка). Тези състояния се наричат ​​суперпозиции.

Американският физик Арт Хобсън от Университета на Арканзас (Arkansas State University) предложи своето решение на този парадокс.

„Измерванията в квантовата физика се основават на работата на някои макроскопични устройства, като например брояч на Гайгер, с помощта на който се определя квантовото състояние на микроскопични системи – атоми, фотони и електрони. Квантовата теория предполага, че ако свържете микроскопична система (частица) към някакво макроскопично устройство, което разграничава две различни състояния на системата, тогава устройството (брояч на Гайгер, например) ще премине в състояние на квантово заплитане и също ще се окаже в две суперпозиции едновременно. Невъзможно е обаче това явление да се наблюдава директно, което го прави неприемливо“, казва физикът.

Хобсън казва, че в парадокса на Шрьодингер котката играе ролята на макроскопично устройство, брояч на Гайгер, свързан с радиоактивно ядро, за да определи състоянието на разпадане или „неразпадане“ на това ядро. В този случай жива котка ще бъде индикатор за „неразпад“, а мъртва котка ще бъде индикатор за разпад. Но според квантовата теория котката, подобно на ядрото, трябва да съществува в две суперпозиции на живот и смърт.

Вместо това, казва физикът, квантовото състояние на котката трябва да бъде заплетено със състоянието на атома, което означава, че те са в „нелокална връзка“ един с друг. Тоест, ако състоянието на един от заплетените обекти внезапно се промени в противоположното, тогава състоянието на неговата двойка също ще се промени, независимо колко далеч са един от друг. В същото време Хобсън се позовава на експериментално потвърждение на тази квантова теория.

„Най-интересното в теорията за квантовото заплитане е, че промяната в състоянието на двете частици се случва моментално: нито една светлина или електромагнитен сигнал няма да има време да предаде информация от една система на друга. Така че можете да кажете, че това е един обект, разделен на две части от пространството, без значение колко голямо е разстоянието между тях“, обяснява Хобсън.

Котката на Шрьодингер вече не е жива и мъртва едновременно. Той е мъртъв, ако разпадането се случи, и жив, ако разпадането никога не се случи.

Нека добавим, че подобни решения на този парадокс бяха предложени от още три групи учени през последните тридесет години, но те не бяха приети на сериозно и останаха незабелязани в широките научни среди. Хобсън отбелязва, че разрешаването на парадоксите на квантовата механика, поне теоретично, е абсолютно необходимо за нейното задълбочено разбиране.

Шрьодингер

Но съвсем наскоро ТЕОРЕТИЦИ ОБЯСНЯВАТ КАК ГРАВИТАЦИЯТА УБИВА КОТКАТА НА ШРОДИНГЕР,но това е по-сложно...

Като правило, физиците обясняват феномена, че суперпозицията е възможна в света на частиците, но невъзможна при котки или други макрообекти, намеса от околната среда. Когато квантов обект преминава през поле или взаимодейства със случайни частици, той веднага приема само едно състояние - сякаш е измерено. Точно така се унищожава суперпозицията, както вярваха учените.

Но дори и по някакъв начин да стане възможно да се изолира макрообект в състояние на суперпозиция от взаимодействия с други частици и полета, той все пак рано или късно ще приеме едно състояние. Поне това важи за процесите, протичащи на повърхността на Земята.

„Някъде в междузвездното пространство може би котка ще има шанс да поддържа квантова кохерентност, но на Земята или близо до която и да е планета това е изключително малко вероятно. И причината за това е гравитацията“, обяснява водещият автор на новото изследване Игор Пиковски от Центъра за астрофизика Харвард-Смитсониън.

Пиковски и колегите му от Виенския университет твърдят, че гравитацията има разрушителен ефект върху квантовите суперпозиции на макрообекти и затова не наблюдаваме подобни явления в макрокосмоса. Основната концепция на новата хипотеза, между другото, е изложена накратко в игралния филм „Интерстелар“.

Теорията на общата теория на относителността на Айнщайн гласи, че изключително масивен обект ще огъне пространство-времето около себе си. Разглеждайки ситуацията на по-ниско ниво, можем да кажем, че за молекула, поставена близо до повърхността на Земята, времето ще тече малко по-бавно, отколкото за молекула, разположена в орбитата на нашата планета.

Поради влиянието на гравитацията върху пространство-времето, молекула, засегната от това влияние, ще изпита отклонение в позицията си. А това от своя страна би трябвало да повлияе на вътрешната му енергия – вибрации на частиците в молекулата, които се променят във времето. Ако една молекула бъде въведена в състояние на квантова суперпозиция на две места, тогава връзката между позицията и вътрешната енергия скоро ще принуди молекулата да „избере“ само една от двете позиции в пространството.

„В повечето случаи феноменът на декохерентност е свързан с външно влияние, но в този случай вътрешната вибрация на частиците взаимодейства с движението на самата молекула“, обяснява Пиковски.

Този ефект все още не е наблюдаван, тъй като други източници на декохерентност, като магнитни полета, топлинна радиация и вибрации, обикновено са много по-силни, причинявайки разрушаването на квантовите системи много преди гравитацията да го направи. Но експериментаторите се стремят да тестват хипотезата.

Подобна настройка може да се използва и за тестване на способността на гравитацията да унищожава квантовите системи. За да направите това, ще е необходимо да сравните вертикални и хоризонтални интерферометри: в първия суперпозицията трябва скоро да изчезне поради разширяването на времето на различни „височини“ на пътя, докато във втория квантовата суперпозиция може да остане.