Что такое кот шредингера. Кот Шрёдингера и его непростая судьба
Как объяснил нам Гейзенберг, из-за принципа неопределенности описание объектов квантового микромира носит иной характер, нежели привычное описание объектов ньютоновского макромира. Вместо пространственных координат и скорости, которыми мы привыкли описывать механическое движение, например шара по бильярдному столу, в квантовой механике объекты описываются так называемой волновой функцией. Гребень «волны» соответствует максимальной вероятности нахождения частицы в пространстве в момент измерения. Движение такой волны описывается уравнением Шрёдингера, которое и говорит нам о том, как изменяется со временем состояние квантовой системы.
Теперь про кота. Всем известно, что коты любят прятаться в коробках (). Эрвин Шредингер тоже был в курсе. Более того, с чисто нордическим изуверством он использовал эту особенность в знаменитом мысленном эксперименте. Суть его заключалась в том, что в коробке с адской машиной заперт кот.
Копенгагенская интерпретация эксперимента говорит нам о том, что система перестаёт быть смешением состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение, оно же измерение (коробка открывается). То есть сам факт измерения меняет физическую реальность, приводя к коллапсу волновой функции (котик либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого)! Вдумайтесь, эксперимент и измерения, ему сопутствующие, меняют реальность вокруг нас. Лично мне этот факт выносит мозг гораздо сильнее алкоголя. Небезызвестный Стив Хокинг тоже тяжело переживает этот парадокс, повторяя, что когда он слышит про кота Шредингера, его рука тянется к браунингу. Острота реакции выдающегося физика-теоретика связанна с тем, что по его мнению, роль наблюдателя в коллапсе волновой функции (сваливанию её к одному из двух вероятностных) состояний сильно преувеличена.
Конечно, когда профессор Эрвин в далеком 1935 г. задумывал свое кото-измывательство это был остроумный способ показать несовершенство квантовой механики. В самом деле, кот не может быть жив и мертв одновременно. В результате одной из интерпретаций эксперимента стала очевидность противоречия законов макро-мира (например, второго закона термодинамики – кот либо жив, либо мертв) и микро-мира (кот жив и мертв одновременно).
Это делает возможным создание средств связи, которые исключают незаметный перехват сигнала и подслушивание.Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Несмотря на то, что планетарная модель атома доказала свою состоятельность,
На основании этого концепция была существенно переработана. Появилась такая дисциплина, как квантовая механика . У истоков этого направления стоял выдающийся физик Эрвин Шредингер.
Понятие суперпозиции
Главным принципом, который отличает новую теорию, является
На момент появления, эта теория противоречила не только классической механике, но и здравому смыслу. Даже сейчас, образованный человек, далекий от физики, с трудом может представить себе такую ситуацию. Ведь данное понимание, в конечном счёте, подразумевает, что и самчитатель может находиться сейчас и тут, и там
Человеку, который привык испытывать на себе действие ньютоновской механики и воспринимать себя в одной точке пространства, крайне сложно было представить нахождение сразу в двух местах. Кроме того, как таковой теории и закономерностей при переходе от макро к микро не было . Не было понимания конкретных численных значений и правил.
Однако, приборы того времени позволяли уже четко фиксировать этот «квантовый диссонанс» . Лабораторные приборы подтвердили, что сформулированные постулаты действительно состоятельны и квант способен находиться в двух состояниях. Например, был зафиксирован электронный газ вокруг ядра атома.
Основываясь на этом, Шредингер сформулировал известную концепцию, которая сейчас известна как теория о коте . Целью этой формулировки было показать, что в классической теории физики образовался огромный провал, требующий дополнительного изучения.
Кот Шредингера
Мысленный эксперимент о коте заключался в том, что кота помещали в закрытый стальной ящик .
Ящик был оснащен устройством с ядовитым газом и приспособлением с ядром атома .
Исходя из известных постулатов, ядро атома может распасться на составляющие в течение одного часа, но может и не распасться
Если ядро распадается, то срабатывает счётчик-регистратор, и в ответ на данное событие происходит высвобождение ядовитого вещества из описанного ранее приспособления, которым снабжен ящик. Т.е. кот погибает от яда. Если же этого не произойдет, кот не погибает соответственно. Исходя из вероятности распада 50%, вероятность того, что кот выживает – 50%.
Исходя и квантовой теории, атом может находиться в двух состояниях сразу. Т.е. атом и распался, и не распался. Значит регистратор и сработал, разбив емкость с ядом, и не распался. Кот отравился ядом, и кот не отравился ядом одновременно.
Но представить себе такую картину, что открыв ящик, исследователь обнаружил сразу мёртвого и живого кота, просто невозможно.
Кот или жив, или мёртв. В этом парадокс ситуации. Сознанию зрителя невозможно представить себе мертво-живого кота.
Парадокс заключается в том, что кот является объектом макромира . Соответственно, говорить про него, что он жив и мёртв, т.е. находится в двух состояниях сразу аналогично кванту, будет не совсем правильным.
Используя данный пример, Шредингер сконцентрировался именно на факте отсутствия четких параллелей между макро- и микромирами . Последующие комментарии, которые дали специалисты, поясняют, что рассматривать следует систему детектор излучения – кот, а не кот-зритель. В системе детектор-кот вероятно лишь одно событие.
Кот Шредингера – это знаменитый мыслительный эксперимент. Его поставил прославленный Нобелевский лауреат в области физики – австрийский ученый Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер.
Суть эксперимента заключалась в следующем. В закрытую камеру (ящик) был помещен кот. Ящик оборудован механизмом, который содержит радиоактивное ядро и ядовитый газ.
Параметры подобраны так, что вероятность распада ядра за один час составляет ровно пятьдесят процентов. Если ядро распадется, то механизм придет в действие и откроется емкость с ядовитым газом. Следовательно, кот Шредингера умрет.
Согласно законам если не наблюдать за ядром, то его состояния будут описываться по двух основных состояний – ядра распавшегося и не распавшегося. И тут возникает парадокс: кот Шредингера, который сидит в ящике, может быть и мертв, и жив одновременно. Но вот если ящик открыть, то экспериментатор увидит только одно конкретное состояние. Либо «ядро распалось, и кот мертв», либо «ядро не распалось, и кот Шредингера жив».
По логике вещей, на выходе мы будем иметь одно из двух: либо живого кота, либо мертвого. Но вот в потенциале животное находится в обоих состояниях сразу. Шредингер пытался таким образом доказать свое мнение об ограниченности квантовой механики.
По копенгагенской интерпретации и этого эксперимента в частности, кот в одной из своих потенциальных фаз (мертв-жив) приобретает эти свойства исключительно после того, как в процесс будет вмешиваться сторонний наблюдатель.
Но вот пока этого наблюдателя нет (тут подразумевается наличие конкретной личности, которая обладает достоинствами в виде ясности зрения и сознания), кот будет в подвешенном состоянии «между жизнью и смертью».
Знаменитая древняя притча о том, что кот гуляет сам по себе, приобретает в контексте данного эксперимента новые, интересные оттенки.
По Эверетта, которая заметно отличается от классической копенгагенской, процесс наблюдения не считается чем-то особенным. Оба состояния, в которых может быть кот Шредингера, в этой интерпретации могут существовать. Но они декогерируют друг с другом. Это значит, что единство данных состояний будет нарушено как раз таки вследствие взаимодействия с внешним миром. Именно наблюдатель, который открывает ящик, и вносит разлад в состояния кота.
Есть мнение, что решающее слово в этом вопросе нужно оставить за таким существом, как кот Шредингера. Смысл такого мнения – принятие факта, заключающегося в том, что во всем данном эксперименте именно животное является единственным абсолютно компетентным наблюдателем.
Например, ученые Макс Тегмарк, Бруно Маршал и Ганс Моравен представили модификацию вышеприведенного эксперимента, где основной точкой зрения и является мнение кота. В этом случае кот Шредингера, несомненно, выживает, потому что наблюдать результаты может только выживший кот. А вот ученый Надав Кац опубликовал свои результаты, в которых он смог «вернуть» состояние частицы обратно после изменения ее состояния. Таким образом, шансы на выживание у кота заметно возрастают.
Если Вы заинтересовались статьёй по теме из квантовой физики, то велика вероятность того, что Вы любите сериал «Теория большого взрыва». Так вот, Шелдон Купер придумал свеженькую интерпретацию мысленного эксперимента Шрёдингера (видео с этим фрагментом Вы найдёте в конце статьи). Но чтобы понять диалог Шелдона с его соседкой Пенни, обратимся сначала к классической интерпретации. Итак, Кот Шредингера простыми словами.
В этой статье мы рассмотрим:
- Короткая историческая справка
- Описание эксперимента с Котом Шрёдингера
- Разгадка парадокса Кота Шрёдингера
Сразу хорошая новость.
Во время эксперимента кот Шредингера не пострадал . Потому что физик Эрвин Шрёдингер, один из создателей квантовой механики, провёл только мысленный эксперимент.
Перед тем, как погрузиться в описание эксперимента, сделаем мини экскурс в историю.
В начале прошлого века учёным удалось заглянуть в микромир. Несмотря на внешнюю схожесть модели «атом-электрон» с моделью «Солнце-Земля», оказалось, что в микромире не работают привычные нам ньютоновские законы классической физики. Поэтому появилась новая наука –квантовая физика и ёё составляющая – квантовая механика. Квантами назвали все микроскопические объекты микромира.
Внимание! Один из постулатов квантовой механики – «суперпозиция». Он пригодится нам для понимания сути эксперимента Шрёдингера.
«Суперпозиция» – это способность кванта (им может быть электрон, фотон, ядро атома) находится не в одном, а в нескольких состояниях одновременно или находится в нескольких точках пространства одновременно, если никто за ним не наблюдает
Нам это сложно понять, потому что в нашем мире объект может иметь только одно состояние, например, быть, или живым, или мёртвым.
И может находиться только в одном определённом месте в пространстве. О «суперпозиции» и ошеломляющих результатах экспериментов квантовой физики можете почитать в этой статье .
Вот простая иллюстрация отличия поведения микро и макро объектов. Положите в одну из 2-х коробок шар. Т.к. шар – это объект нашего макро мира, Вы с уверенностью скажете: «Шар лежит только в одной из коробок, при этом во второй – пусто». Если же вместо шара возьмёте электрон, то верным будет высказывание, что он находится одновременно в 2-х коробках. Так работают законы микромира. Пример: электрон в реальности не вращается вокруг ядра атома, а находится во всех точках сферы вокруг ядра одновременно. В физике и химии, этот феномен имеет название «электронного облака».
Резюме. Мы поняли, что поведение очень маленького объекта и большого объекта подчиняются разным законам. Законам квантовой физики и Законам классической физики соответственно.
Но нет науки, которая описывала бы переход от макромира в микромир.
Так вот, Эрвин Шрёдингер описал свой мысленный эксперимент как раз для того, чтобы продемонстрировать неполноту общей теории физики. Он хотел, чтобы парадокс Шредингера показал, что есть наука для описания больших объектов (классическая физика) и наука для описания микрообъектов (квантовая физика). Но не хватает науки для описания перехода от квантовых систем к макросистемам .
Так вот, Эрвин Шрёдингер описал свой мысленный эксперимент как раз для того, чтобы продемонстрировать неполноту общей теории физики.
Он хотел, чтобы парадокс Шредингера показал, что есть наука для описания больших объектов (классическая физика) и наука для описания микрообъектов (квантовая физика). Но не хватает науки для описания перехода от квантовых систем к макросистемам .Описание эксперимента с Котом Шредингера
Эрвин Шрёдингер описал мысленный эксперимент с котом в 1935 году. Оригинальная версия описания эксперимента представлена в Википедии (Кот Шредингера Википедия ).
Вот версия описания эксперимента Кот Шредингера простыми словами:
- В закрытый стальной ящик поместили кота.
- В «ящике Шредингера» есть устройство с радиоактивным ядром и ядовитым газом, помещённым в ёмкость.
- Ядро может распасться в течение 1 часа или нет. Вероятность распада – 50%.
- Если ядро распадётся, то счётчик Гейгера зафиксирует это. Сработает реле и молоточек разобьёт ёмкость с газом. Котик Шрёдингера умрёт.
- Если – нет, то шредингеровский кот будет жив.
Сработает реле и молоточек разобьёт ёмкость с газом. Котик Шрёдингера умрёт.Согласно закону «суперпозиции» квантовой механики в то время, когда мы не наблюдаем за системой, ядро атома (а следовательно, и кот) находится в 2-х состояниях одновременно. Ядро находится в состоянии распавшееся/нераспавшееся. А кот – в состоянии жив/мертв одновременно.
Но мы точно знаем, если «ящик Шредингера» открыть, то кот может быть только в одном из состояний:
- если ядро не распалось – наш кот жив
- если ядро распалось – котик мёртв
Парадокс эксперимента заключается в том, что согласно квантовой физике: до открытия коробки кот, и жив, и мёртв одновременно , но согласно законам физики нашего мира – это невозможно. Кот может быть в одном конкретном состоянии – быть живым или быть мёртвым . Нет смешанного состояния «кот жив/мёртв» одновременно.
Перед тем, как получить разгадку, посмотрите эту замечательную видео-иллюстрацию парадокса эксперимента с котом Шрёдингера (меньше 2-х минут):
Разгадка парадокса Кота Шрёдингера – копенгагенская интерпретация
Теперь разгадка.
Обратите внимание на особую загадку квантовой механики – парадокс наблюдателя . Объект микромира (в нашем случае, ядро) находится в нескольких состояниях одновременно только пока мы не наблюдаем за системой .
Например , знаменитый эксперимент с 2-мя щелями и наблюдателем. Когда пучок электронов направляли на непрозрачную пластину с 2-мя вертикальными щелями, то на экране за пластиной электроны рисовали «волновую картину» — вертикальные чередующиеся тёмные и светлые полосы. Но когда экспериментаторы захотели «посмотреть», как электроны пролетают сквозь щели и установили со стороны экрана «наблюдателя», электроны нарисовали на экране не «волновую картину», а 2 вертикальные полосы. Т.е. вели себя, не как волны, а как частицы.
Похоже на то, что квантовые частицы сами решают, какое состояние им принять в момент, когда их «замеряют».
Исходя из этого, современное копенгагенское пояснение (интерпретация) феномена «Кота Шредингера» звучит так:
Пока никто не наблюдает за системой «кот-ядро», ядро находится в состоянии распавшееся/нераспавшееся одновременно.
Но ошибочно утверждать, что и кот жив/мёртв одновременно.
Почему? Да потому что в макросистемах квантовые явления не наблюдаются. Правильнее говорить не о системе «кот-ядро», а о системе «ядро-детектор (счётчик Гейгера)».
Ядро выбирает одно из состояний (распавшееся/нераспавшееся) в момент наблюдения (или измерения). Но этот выбор происходит не в тот момент, когда экспериментатор открывает ящик (открытие ящика происходит в макромире, очень далёком от мира ядра). Ядро выбирает своё состояние в момент, когда оно попадает в детектор. Дело в том, что в эксперименте система описана недостаточно.
Таким образом, копенгагенская интерпретация парадокса Кота Шредингера отрицает, что до момента открытия ящика Кот Шредингера был в состоянии суперпозиции – находился в состоянии живого/мёртвого кота одновременно. Кот в макромире может находится и находится только в одном состоянии.
Резюме. Шредингер не совсем полно описал эксперимент.
Не правильно (точнее, невозможно связывать) макроскопические и квантовые системы. В наших макросистемах не действуют квантовые законы. В данном эксперименте взаимодействуют не «кот-ядро», а «кот – детектор-ядро». Кот из макромира, а система «детектор-ядро» – из микромира. И только в своём квантовом мире ядро может находиться в 2-х состояниях одновременно. Это происходит до момента измерения или взаимодействия ядра с детектором. А кот в своём макромире может находиться и находится только в одном состоянии. Поэтому, это только на 1-й взгляд кажется, что состояние кота «жив-мёртв» определяется в момент открытия ящика. На самом деле его судьба определяется в момент взаимодействия детектора с ядром.
Окончательное резюме. Состояние системы «детектор-ядро – кот» связано НЕ с человеком – наблюдателем за ящиком, а с детектором – наблюдателем за ядром.
Фух. Чуть мозги не закипели! Но как приятно самой понять разгадку парадокса! Как в старом студенческом анекдоте про преподавателя: «Пока рассказывал, сам понял!».
Интерпретация Шелдона парадокса Кота Шрёдингера
Теперь можно расслабиться и послушать самую свежую интерпретацию мысленного эксперимента Шредингера от Шелдона. Суть его интерпретации в том, что ёё можно применять в отношениях между людьми. Чтобы понять, хорошие отношения между мужчиной и женщиной или плохие – нужно открыть ящик (пойти на свидание). А до этого они, и хорошие, и плохие одновременно.
Ну как Вам этот «милый эксперимент»? В наше время досталось бы Шрёдингеру от защитников животных за такие зверские мысленные эксперименты с котом. А может это был не кот, а Кошка Шредингера?! Бедная девочка, натерпелась от этого Шредингера (((
До встречи в следующих публикациях!
Желаю всем удачного дня и приятного вечера!
P.S. Делитесь своими мыслями в комментариях. И задавайте вопросы.
P.S. Подписывайтесь на блог – форма подписки находится под статьёй.
Наверняка вы не раз слышали, что существует такой феномен, как «Кот Шредингера».
Но если вы не физик, то, скорее всего, лишь отдаленно представляете себе, что это за кот и зачем он нужен.
«Кот Шредингера » – так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
В данной статье дана попытка объяснить простыми словами суть теории Шредингера про кота и квантовую механику, так чтобы это было доступно человеку, не имеющему высшего технического образования. В статье также будут представлены различные интерпретации эксперимента, в том числе и из сериала «Теория большого взрыва».
Описание эксперимента
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет в 1935 году. В ней эксперимент был описан с использованием или даже олицетворение:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска.
Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения.
Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
Другими словами:
- Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит – кот остается жив-здоров.
- Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
- Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот-ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
- Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот-детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.Объяснение простыми словами
Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком: эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может.
Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.
Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся (Википедия).
Видео из «Теории большого взрыва»
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми.
Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.
Остался ли кот живым в результате эксперимента?
Для тех, кто невнимательно читал статью, но все равно переживает за кота — хорошие новости: не переживайте, по нашим данным, в результате мысленного эксперимента сумасшедшего австрийского физика
НИ ОДИН КОТ НЕ ПОСТРАДАЛ
Теория Шредингера простыми словами. Кот Шредингера. Эрвин Шредингер. Парадокс кота Шредингера. Объяснение смысла
Это словосочетание – кот Шрёдингера – слышали многие. И некоторые любители котов и кошек спрашивают: «А где купить себе такого кота?» А нигде его не купишь, потому что его не существует! Он не существует как животное, зато прекрасно себя чувствует как мысленный эксперимент или парадокс, придуманный в свое время Шрёдингером.
Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шрёдингер был в свое время не только выдающимся ученым, Нобелевским лауреатом, но и настоящим «отцом квантовой механики». В атомной физике базовым понятием считается его уравнение, которое так и называется – «уравнение Шрёдингера». Но не оно принесло популярность выдающемуся физику! А его мысленный эксперимент, который выявил парадокс в отношении квантовой физики.
Этот эксперимент Шрёдингера стал таким откровением, что о нем знают не только физики, но и простые обыватели. По крайней мере, хотя бы по названию! А сам этот эксперимент был доказательством несостоятельности интерпретации законов квантовой механики, представленной в Копенгагене в 1927-ом году Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом. Эта интерпретация строилась на ответе двух ученых на вопрос о корпоскулярно – волновом дуализме, который свойственен квантовой механике. Эта интерпретация дает основания полагать, что смешение системы прекращается именно в момент наблюдения – она просто выбирает какое-то конкретное, одно состояние.
Что же это такое – кот Шредингера, как можно понимать этот опыт? «Действующими лицами» в этом эксперименте являются живая кошка и радиоактивные атомы. Вот достаточно простое объяснение этому эксперименту:
- У нас есть ящик, в этом ящике будет сидеть кошка (или кот – без разницы), а еще там будет находиться специальный механизм. Этот механизм состоит из емкости с достаточно ядовитым газом и атомного ядра. Причем это ядро имеет период распада за один час с вероятностью 50%, то есть равную в сторону «за» или «против». В момент распада запускается механизм, который открывает эту емкость с ядом в виде газа. То есть, ядро все-таки распалось – котик умер от отравления. Ядро осталось целым – котик здоров и весел.
- Кошка (или же кот) заперт в этом ящике и сидит там ровно один час.
- Сама квантовая же механика вроде сообщает нам, что как сам наш кот, так и ядро атома, находятся одновременно в обоих состояниях (это суперпозиция). Пока мы еще не открыли злосчастный ящик, вероятность ситуации «наш котик жив» или «наш котик, к сожалению, умер» находится в соответствии 50% на 50%. То есть наш кот, который сидит в этом ящике, одновременно и мертвый и живой!
- Причем промежуточного состояния между жив – мертв в данной ситуации нет! И она совершенно не зависит от наблюдателя, а только от ядра!
Пока мы еще не открыли злосчастный ящик, вероятность ситуации «наш котик жив» или «наш котик, к сожалению, умер» находится в соответствии 50% на 50%. То есть наш кот, который сидит в этом ящике, одновременно и мертвый и живой!То есть, если уж совсем просто – наблюдения над ядром и котом нет. И именно поэтому их состояние можно описать двояко – ядро распалось и котик мертв, ядро не распалось и котик жив. Одновременно, без проверки, котик и мертв и жив, потому что ядро и распалось и не распалось. И только при контроле через час можно с уверенностью «поставить диагноз». А до истечения этого часа и ядро и наш котик находится сразу в двух фазах – и положительной, и отрицательной! В этом и есть парадокс! Потому что нельзя быть одновременно и мертвым и живым – противоречит всем законам. Но до проверки через час сказать, в каком точно состоянии находится это ядро, а, следовательно, и наша кошка, просто невозможно.
Любое утверждение будет ложным!
И вот при помощи этого эксперимента явственно видно, что таки квантовая механика носит в себе очень существенные и парадоксальные изъяны. Пресловутый кот Шрёдингера это ясно доказал. Ведь быть в одно и то же время и живым, и мертвым, невозможно, а именно это и происходит с подачи этой самой квантовой механики! Опыт показывает, что такой парадокс просто немыслим по опередению здравого смысла. А это значит, и вся квантовая механика парадоксальна и требует дополнений в виде правил, только они смогут указать на условия, при наличии которых будет существовать только один вариант.
Интерпретации эксперимента ШрёдингераНачнем с того, что хоть название, существующее сегодня, говорит об этом эксперименте «Кот Шредингера», в оригинальном варианте эксперимента была-таки кошка! И существуют на сегодняшний день данный опыт имеет несколько интерпретаций
Копенгагенская интерпретацияИменно она утверждает, что до того момента, когда откроется ящик, наш несчастный кот пребывает в «смешанном» состоянии – то есть он одновременно и мертвый, и живой.
Парадокс? Несомненно! И только в тот момент, когда мы открыли ящика Шрёдингера, происходит тот самый волновой коллапс, который все «расставляет по своим местам». Но в этой интерпретации не существует четкого правила, которое освещает момент попадания атома ядра в детектор.
Здесь само наблюдение не является особенным или нужным. По этой интерпретации оба состояния кота могут существовать до воздействия с окружающей средой. И только тогда, когда ящик Шрёдингера открыт, остается одно верное состояние!
Интерпретация самого котаКонечно, кот ничего не смыслит в квантовой механике, но вот в оценке своего состояния он смыслит однозначно. Именно об этом утверждали Макс Тегмарк, Ганс Моравек и Бруно Маршал! Если судить внутренним взглядом самого кота, то он всегда останется живым. А все потому, что мертвые не смогут оценить своего состояния, а если после открытия ящика Шрёдингера этот кот оценивает, то он явно не мертвый! Да и сам этот парадокс они назвали не чем иным, как «квантовым самоубийством животного»!
Калифорнийский парадокс!А вот это уже совершенно из области фантастики! Надав Кац, ученый из Калифорнии провел и описал следующий опыт.
Он вернул квантовое состояние этой частицы в исходную точку, причем смог замерить ее состояние. По его утверждению, даже открыв ящик Шрёдингера, можно вернуть все в исходную точку. И не важно, будет котик жив, или он будетмертв, можно все «обнулить». Парадокс? Несомненно!
Эксперимент физика Шрёдингера принес ему (и его котику!) известность не только в научных кругах, но и в литературе. Роберт Хайнлайн, в своем романе «Кот, проходящий сквозь стены», описал рыженького котика по кличке Пиксель. Он находится в обоих состояниях всегда, как и его тезка Шрёдингера. И именно на этом построен весь сюжет романа!
А вот Терри Праттчерт описал специальную породу котиков, которые произошли от прародителя – кота, участника эксперимента Шрёдингера. Причем эти котики были необычайно умными. А вот в основу интересного сюжета романа, который называется «Нашествие Квантовых Котов», автора Фредерика Пола, легли коты из параллельных, вернее «соседних» Вселенных.
И натолкнул его на такой сюжет тот самый эксперимент Шрёдингера!
А вот миниатюра (сатирическая) Николая Байтова, которая называется «Кошка Шрёдингера», описывает выверт этого опыта наизнанку. Там по сюжету существует такая «Лига Обратимого Времени». Члены этой Лиги постоянно, на протяжении пятидесяти лет пристально наблюдают за кошкой. То есть, суть этого сюжета в том, что, не прекращая своего наблюдения люди (члены этой Лиги), сохраняют жизнь несчастному животному. Как только наблюдение прекратится – кошечка умрет!
Причем не только в литературе, но и во многих фильмах и сериалах, этот котик присутствует. Например, у главного героя, который показан в сериал «Скользящие», есть личный любимец с кличкой (ни много, ни мало!) Шрёдингер. Да и как иначе, сама суть этого сериала построена на квантовой (конечно!) механике, ее законах. И даже пусть сериал немного юмористический, приключенческий и фантастический – смотрели его многие. А значит, что и котике Шрёдингера узнали.
И может именно поэтому немало настоящих любителей пушистых питомцев ищут в интернете информацию, где можно купить такого красавца? Так же спрашивают, что это за порода такая и как такого достать! Все благодаря литературе и кино, а так же огромной популярности самого эксперимента Шрёдингера. А на самом деле та кошечка, которая и послужила прообразом этого самого знаменитого Кота, была совершенно обычная. Она имела черепаховый окрас и была еще совсем молоденькой! И очень хорошо, что после эксперимента она оказалась абсолютно жива! Кстати, после публикации отчета о своем мысленном эксперименте, сам Шрёдингер получил массу предложений продать котят, которые потом появились у его любимицы. Так что сейчас в мире должно быть достаточно много потомков самого знаменитого Кота в истории, а вернее кошечки!
Персонаж мысленного эксперимента Эрвина Шрёдингера: кот (в оригинале – кошка), помещённый в закрытый ящик, снабжённый устройством, которое должно тем или иным способом убить кота, когда содержащийся в устройстве радиоактивный атом распадётся.
По мысли Шрёдингера, если над котом, устройством и ядром атома не производить наблюдений, они все должны оказаться в состоянии квантовой суперпозиции, в частности, появится макро-суперпозиция живого и мёртвого кота. Парадокс и его вариации показывают, что «наблюдение» в классической квантовой механике было не слишком хорошо определено.
Стивен Хокинг однажды сделал резкое высказывание, упомянув кота Шрёдингера и ружье. В 1933 году в аналогичном высказывании были упомянуты ОНА и ОН. Назовите ЕЕ и ЕГО.
Ответ: Культура, браунинг.
Зачёт: Культура, пистолет; культура, револьвер.
Комментарий: В 1933 году Ганс Йост в своей пьесе написал: “Когда я слышу о культуре, я снимаю с предохранителя свой браунинг”. Позднее в варианте “Когда я слышу о культуре, я хватаюсь за пистолет” эта фраза стала крылатой. Хокинг перефразировал ее так: “Когда я слышу про кота Шрёдингера, моя рука тянется за ружьем!”.
Существо, о котором неизвестно, живо оно или нет
Самая буквальная форма аллюзии.
Встречается обычно в несложных вопросах, хотя есть пример и из финала Чемпионата Мира.
Притча. Один человек поймал бабочку, зажал ее между ладонями, подошел к мудрецу и спросил, живая она или мертвая. Мудрец ответил: “Всё в твоих руках”. Один интернет-пользователь назвал эту бабочку бабочкой ИКСА. ИКС родился в Вене в 1887 году. Назовите его фамилию.
Ответ: Шрёдингер.
Комментарий: Бабочка Шрёдингера – между жизнью и смертью, как и его знаменитый кот.
В одной из заметок Феликс Кривин пишет, что опоссум в целях самозащиты настолько умело делает нечто, что его можно сравнить с определенным животным. Назовите это животное двумя словами.
Ответ: Кот (кошка) Шрёдингера.
Комментарий: Опоссум так хорошо прикидывается мертвым, что нельзя определить, жив он, или нет.
Если верить сайту Ruwiki.com, Басаева и Ясира Арафата в определенные периоды их жизни можно было назвать террористами ГОФМАНА. Бен Ладен является террористом ГОФМАНА примерно с 2001 года до настоящего времени.
А какую фамилию мы заменили фамилией ГОФМАН?
Ответ: Шрёдингер.
Комментарий: Речь идет о террористах, про которых в течение определенного времени было неизвестно, живы ли они. Аллюзия на кота Шредингера.
Отрывок из сказки “Золотой ключик”, опубликованной в 1936 году: “Положив Буратино на кровать, Артемон привел знаменитого доктора Сову, фельдшерицу Жабу и народного знахаря Богомола”. Внимание, вопрос! Какой ученый в 1936 году стал профессором университета австрийского города Грац?
Ответ: Эрвин Шрёдингер.
Зачёт: По фамилии.
Пациент скорее мертв, чем жив, – прошептала она…
Жаба… прошлепала большим ртом:
– Пациент скорее жив, чем мертв…
Народный лекарь Богомол сухими, как травинки, руками начал дотрагиваться до Буратино.
– Одно из двух, – прошелестел он, – или пациент жив, или он умер”. Автору вопроса беседа трех докторов напомнила знаменитую историю про кота Шрёдингера, который то ли жив, то ли мертв.
Нечто неопределённое, выбор, который ещё не сделан
В буддистских коанах слово “Му” иногда используется в качестве неопределенного ответа. Символ Му изображен на надгробии режиссера Ясудзиро Одзу, что позволило автору вопроса сравнить режиссера с НИМ. Назовите ЕГО двумя словами.
Ответ: Кот Шрёдингера.
“Кот Шрёдингера” – так называется занимательный мыслительный эксперимент, поставленный, как вы уже наверное догадались, Шрёдингером, а точнее, Нобелевским лауреатом по физике, австрийским ученым Эрвином Рудольфом Йозефом Александром Шрёдингером.”Википедия” определяет эксперимент следующим образом: “В закрытый ящик помещён кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадётся за 1 час, составляет 50 %. Если ядро распадается, оно приводит механизм в действие – открывается емкость с газом, и кот умирает.
Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдения, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося ядра и не распавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно.
Если же ящик открыть, то экспериментатор обязан увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние: “ядро распалось, кот мёртв”, или “ядро не распалось, кот жив”.
Получается, что на выходе мы имеем живого или мертвого кота, однако в потенциале, кот и жив и мертв одновременно. Таким образом, Шрёдингер пытался доказать ограниченность квантовой механики, без применения к ней определенных правил.
Копенгагенская интерпретация квантовой физики – и в частности этого эксперимента – указывает на то, что кот приобретает свойства одной из потенциальных фаз (живой-мертвый) только после вмешательства в процесс наблюдателя.
То есть когда конкретный Шрёдингер открывает ящик, ему со стопроцентной уверенностью придется нарезать колбаски или позвонить ветеринару. Кот будет определенно жив или скоропостижно мертв. Но пока в процессе нет наблюдателя – конкретного человека обладающего несомненными достоинствами в виде зрения, и, как минимум, ясного сознания – кот будет находиться в подвешенном состоянии “между небом и землей”.
Древняя притча о коте, который гуляет сам по себе, в этом контексте приобретает новые оттенки. Несомненно, кот Шрёдингера – не самое благополучное существо во Вселенной. Пожелаем же коту благополучного для него исхода и обратимся к другой занимательной задаче из таинственного и порой беспощадного мира квантовой механики.
Звучит она так: “Какой звук издает падающее в лесу дерево, если поблизости нет человека, способного этот звук воспринять?” Тут, в отличие от черно-белой судьбы несчастного/счастливого кота, мы сталкиваемся с разноцветной палитрой спекуляций: нет звука/есть звук, какой он, если он есть, а если его нет, то почему? Ответить на этот вопрос нельзя по очень простой причине – невозможности осуществить эксперимент. Ведь любой эксперимент подразумевает присутствие наблюдателя, способного воспринять и сделать выводы.
У знаменитого аргентинского писателя Хулио Картасара, яркого представителя “магического реализма”, есть небольшой рассказ о том, как офисная мебель, оставшись без наблюдателя, двигается по кабинету, как бы используя свободное время для того, что бы размять “одеревеневшие” конечности.
То есть невозможно предположить, что происходит с объектами окружающей нас реальности в наше отсутствие. А если это невозможно воспринять, значит этого не существует. Как только мы покидаем комнату, все ее содержимое, вместе с самой комнатой перестает существовать или, точнее, продолжает существовать только в потенциале.
Одновременно там существуют пожар или наводнение, кража оборудования или незваные гости. Более того, в ней существуем и мы, в разных потенциальных состояниях. Один Я ходит по комнате и насвистывает дурацкую мелодию, другой Я грустно смотрит окно, третий – говорит с женой по телефону. В ней живет даже наша внезапная смерть или радостное известие в виде нежданного телефонного звонка.
Представьте на минуту все возможности, скрытые за дверью. А теперь представьте, что весь наш мир – это всего лишь скопище таких нереализованных потенциалов. Забавно, правда?
Однако тут возникает закономерный вопрос: ну и что? Да – забавно, да – интересно, но что, по сути, это меняет? Наука об этом скромно умалчивает.
Для квантовой физики такие познания открывают новые пути в осознании Вселенной и ее механизмов, ну а нам, людям далеким от больших научных открытий, такая информация вроде бы ни к чему.
Да как это – ни к чему!? Ведь если существую я, смертный, в этом мире, значит, существую я, бессмертный, в другом мире! Если моя жизнь состоит из полосы неудач и огорчений, то где-то существую я – удачливый и счастливый? На самом деле, вне наших ощущений ничего нет, как нет комнаты, пока мы в нее не вошли. Наши органы восприятия лишь обманывают нас, рисуя в мозгу картину “окружающего” нас мира. Что же на самом деле находится вне нас пока остается тайной за семью печатями.
К своему стыду хочу признаться, что слышал это выражение, но не знал вообще что оно означает и хотя бы по какой теме употребляется. Давайте я вам расскажу, что вычитал в интернете про этого кота …
«Кот Шредингера »
– так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии.
С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. Вот цитата:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота.
Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
Другими словами:
- Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив-здоров.
- Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
- Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот—ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
- Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот—детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот—ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно. Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком
эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.
Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента — показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся (Википедия).
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни.
Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.
Иллюстрация Шрёдингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно её законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно («живых» и «мёртвых», если вспоминать многострадального кота). Эти состояния называются суперпозициями .
Американский физик Арт Хобсон (Art Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.
«Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счётчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем — атомов, фотонов и электронов.
Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счётчик Гейгера, например) перейдёт в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях. Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым», — рассказывает физик.
Хобсон говорит, что в парадоксе Шрёдингера кот играет роль макроскопического прибора, счётчика Гейгера, подсоединённого к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или «нераспада» этого ядра. В таком случае, живой кот будет индикатором «нераспада», а мёртвый кот — показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.
Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в «нелокальной связи» друг с другом. То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились. При этом Хобсон ссылается наэкспериментальные подтверждения этой квантовой теории.
«Самое интересное в теории квантовой запутанности — это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделённый на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними», — поясняет Хобсон.
Кот Шрёдингера больше не живой и мёртвый одновременно. Он мёртв, если произойдёт распад, и жив, если распад так и не случится.
Добавим, что похожие варианты решения этого парадокса были предложены ещё тремя группами учёных за последние тридцать лет, однако они не были восприняты всерьёз и так и остались незамеченными в широких научных кругах.
Хобсонотмечает , что решение парадоксов квантовой механики, хотя бы теоретические, совершенно необходимы для её глубинного понимания.
Шредингер
А вот совсем недавно ТЕОРЕТИКИ ОБЪЯСНИЛИ, КАК ГРАВИТАЦИЯ УБИВАЕТ КОТА ШРЁДИНГЕРА, но это уже сложнее …
Как правило, физики объясняют феномен того, что суперпозиция возможна в мире частиц, но невозможна с котами или другими макрообъектами, помехами от окружающей среды. Когда квантовый объект проходит сквозь поле или взаимодействует со случайными частицами, он тут же принимает всего одно состояние — как если бы его измерили. Именно так и разрушается суперпозиция, как полагали учёные.
Но даже если каким-либо образом стало возможным изолировать макрообъект, находящийся в состоянии суперпозиции, от взаимодействий с другими частицами и полями, то он всё равно рано или поздно принял бы одно-единственное состояние. По крайней мере, это верно для процессов, протекающих на поверхности Земли.
«Где-то в межзвёздном пространстве, может быть, кот и имел бы шанс сохранить квантовую когерентность , но на Земле или вблизи любой планеты это крайне маловероятно.
И причина тому — гравитация», — поясняет ведущий автор нового исследования Игорь Пиковский (Igor Pikovski) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
Пиковский и его коллеги из Венского университета утверждают, что гравитация оказывает разрушительное воздействие на квантовые суперпозиции макрообъектов, и потому мы не наблюдаем подобных явлений в макромире. Базовая концепция новой гипотезы, к слову, кратко изложена в художественном фильме «Интерстеллар».
Эйнштейновская общая теория относительности гласит, что чрезвычайно массивный объект будет искривлять вблизи себя пространство-время. Рассматривая ситуацию на более мелком уровне, можно сказать, что для молекулы, помещённой у поверхности Земли, время будет идти несколько медленнее, чем для той, что находится на орбите нашей планеты.
Из-за влияния гравитации на пространство-время молекула, попавшая под это влияние, испытает отклонение в своём положении. А это, в свою очередь, должно повлиять и на её внутреннюю энергию — колебания частиц в молекуле, которые изменяются с течением времени.
Если молекулу ввести в состояние квантовой суперпозиции двух локаций, то соотношение между положением и внутренней энергией вскоре заставило бы молекулу «выбрать» только одну из двух позиций в пространстве.
«В большинстве случаев явление декогеренции связано с внешним влиянием, но в данном случае внутреннее колебание частиц взаимодействует с движением самой молекулы», — поясняет Пиковский.
Этот эффект пока что никто не наблюдал, поскольку другие источники декогеренции, такие как магнитные поля, тепловое излучение и вибрации, как правило, гораздо сильнее, и вызывают разрушение квантовых систем задолго до того, как это сделает гравитация. Но экспериментаторы стремятся проверить высказанную гипотезу.
Подобная установка также может быть использована для проверки способности гравитации разрушать квантовые системы. Для этого необходимо будет сравнить вертикальный и горизонтальный интерферометры: в первом суперпозиция должна будет вскоре исчезнуть из-за растяжения времени на разных «высотах» пути, тогда как во втором квантовая суперпозиция может и сохраниться.
Была своего рода «вторичность». Сам он редко занимался определенной научной проблемой. Его излюбленным жанром работы был отклик на чье-либо научное изыскание, развитие этой работы или ее критика. Несмотря на то, что сам Шредингер был индивидуалистом по характеру, ему всегда была необходима чужая мысль, опора для дальнейшей работы. Несмотря на этот своеобразный подход, Шредингеру удалось сделать немало открытий.
Биографические данные
Теория Шредингера сейчас известна не только студентам физико-математических факультетов. Она будет интересна всякому, кто испытывает интерес к популярной науке. Эта теория была создана известным физиком Э. Шредингером, который вошел в историю как один из создателей квантовой механики. Ученый родился 12 августа 1887 года в семье владельца фабрики по изготовлению клеенки. Будущий ученый, прославившийся на весь мир своей загадкой, увлекался в детстве ботаникой и рисованием. Первым его наставником был отец. В 1906 году Шредингер начал учебу в Венском университете, во время которой и начал восхищаться физикой.
Когда настала Первая мировая война, ученый пошел на службу артиллеристом. В свободное время занимался изучением теорий Альберта Эйнштейна.
К началу 1927 года в науке сложилась драматическая ситуация. Э. Шредингер считал, что основанием теории о квантовых процессах должна служить идея о непрерывности волн. Гейзенберг, напротив, считал, что фундаментом для этой области знаний должна быть концепция о дискретности волн, а также идея о квантовых скачках. Нильс Бор не принимал ни одной из позиций.
Достижения в науке
За создание концепции волновой механики в 1933 году Шредингер получил Нобелевскую премию. Однако, воспитанный в традициях классической физики, ученый не мог мыслить иными категориями и не считал квантовую механику полноценной отраслью знания. Его не могло удовлетворить двойственное поведение частиц, и он пытался свести его исключительно к волновому. В своей дискуссии с Н. Бором Шредингер выразился так: «Если мы планируем сохранить в науке эти квантовые скачки, тогда я вообще жалею, что связал свою жизнь с атомной физикой».
Дальнейшие работы исследователя
При этом Шредингер был не только одним из создателей современной квантовой механики. Именно он был тем ученым, который ввел в научный обиход термин «объектность описания». Это возможность научных теорий описывать реальность без участия наблюдателя. Его дальнейшие исследования были посвящены теории относительности, термодинамическим процессам, нелинейной электродинамике Борна. Также ученым было сделано несколько попыток создать единую теорию поля. Кроме того, Э. Шредингер владел шестью языками.
Самая знаменитая загадка
Теория Шредингера, в которой фигурирует тот самый кот, выросла из критики ученого квантовой теории. Один из ее основных постулатов гласит, что пока за системой не производится наблюдение, она находится в состоянии суперпозиции. А именно, в двух и более состояниях, которые исключают существование друг друга. Состояние суперпозиции в науке имеет следующее определение: это способность кванта, которым может быть также электрон, фотон, или, например, ядро атома, находиться одновременно в двух состояниях или даже в двух точках пространства в тот момент, когда никто за ним не наблюдает.
Объекты в разных мирах
Простому человеку очень сложно понять такое определение. Ведь каждый объект материального мира может быть либо в одной точке пространства, либо в другой. Проиллюстрировать этот феномен можно следующим образом. Наблюдатель берет две коробки, и кладет в одну из них шарик для тенниса. Будет ясно, что в одной коробке он находится, а в другой – нет. Но если в одну из емкостей положить электрон, то верным будет следующее утверждение: эта частица находится одновременно в двух коробках, каким бы парадоксальным это ни казалось. Точно так же электрон в атоме не находится в строго определенной точке в тот или иной момент времени. Он вращается вокруг ядра, располагаясь на всех точках орбиты одновременно. В науке этот феномен называется «электронным облаком».
Что хотел доказать ученый?
Таким образом, поведение маленьких и больших объектов реализуется по совершенно разным правилам. В квантовом мире существуют одни законы, а в макромире – абсолютно другие.
Однако нет такой концепции, которая объясняла бы переход от мира материальных предметов, привычных для людей, к микромиру. Теория Шредингера и была создана, для того чтобы продемонстрировать недостаточность исследований в области физики. Ученый хотел показать, что есть наука, целью которой является описание небольших объектов, и есть область знаний, изучающая обычные предметы. Во многом благодаря работам ученого и произошло разделение физики на две области: квантовую и классическую.
Теория Шредингера: описание
Свой знаменитый мысленный эксперимент ученый описал в 1935 году. В его проведении Шредингер опирался на принцип суперпозиции. Шредингер подчеркивал, что пока мы не наблюдаем за фотоном, он может быть как частицей, так и волной; как красным, так и зеленым; как круглым, так и квадратным. Этот принцип неопределенности, который непосредственно вытекает из концепции квантового дуализма, Шредингер и использовал в своей известной загадке про кота. Смысл эксперимента вкратце состоит в следующем:
- В закрытую коробку помещается кот, а также емкость, в которой содержится синильная кислота и радиоактивное вещество.
- Ядро в течение часа может распадаться. Вероятность этого составляет 50%.
- Если атомное ядро распадется, то это будет зафиксировано счетчиком Гейгера. Механизм сработает, и ящик с отравой будет разбита. Кот умрет.
- Если же распада не произойдет, то кот Шредингера будет жив.
Согласно этой теории, пока не осуществляется наблюдение за котом, он находится одновременно в двух состояниях (мертв и жив), точно так же, как и ядро атома (распавшееся или не распавшееся). Конечно, это возможно только лишь по законам квантового мира. В макромире кот не может быть и живым, и мертвым одновременно.
Парадокс наблюдателя
Чтобы понять суть теории Шредингера, необходимо также иметь представление о парадоксе наблюдателя. Его смысл состоит в том, что объекты микромира могут находиться одновременно в двух состояниях только тогда, когда за ними не производится наблюдение. К примеру, в науке известен так называемый «Эксперимент с 2-мя щелями и наблюдателем».
На непрозрачную пластинку, в которой были сделаны две вертикальные щели, ученые направляли пучок электронов. На экране, находившемся за пластиной, электроны рисовали волновую картину. Иными словами, они оставляли черные и белые полосы. Когда же исследователи захотели понаблюдать, каким образом электроны пролетают через щели, то частицы отобразили на экране всего лишь две вертикальные полосы. Они вели себя как частицы, а не как волны.
Копенгагенское объяснение
Современное объяснение теории Шредингера носит название копенгагенского. Исходя из парадокса наблюдателя, оно звучит следующим образом: до тех пор, пока никто не наблюдает за ядром атома в системе, оно находится одновременно в двух состояниях – распавшемся и нераспавшемся. Однако утверждение о том, что кот жив и мертв одновременно, крайне ошибочно. Ведь в макромире никогда не наблюдаются те же явления, что и в микромире.
Поэтому речь идет не о системе «кот-ядро», а о том, что между собой связаны счетчик Гейгера и ядро атома.
Ядро может выбрать то или иное состояние в момент, когда производятся измерения. Однако данный выбор имеет место не в тот момент, когда экспериментатор открывает ящик с котом Шредингера. На самом деле, открытие ящика имеет место в макромире. Иными словами, в системе, которая очень далека от атомного мира. Поэтому ядро выбирает свое состояние именно в тот момент, когда оно попадает на детектор счетчика Гейгера. Таким образом, Эрвин Шредингер в своем мысленном эксперименте описал систему недостаточно полно.
Общие выводы
Таким образом, не совсем корректно связывать макросистему с микроскопическим миром. В макромире квантовые законы теряют свою силу. Ядро атома может находиться одновременно в двух состояниях только лишь в микромире. То же самое не может быть сказано относительно кота, поскольку он является объектом макромира. Поэтому только на первый взгляд создается впечатление, что кот переходит из суперпозиции в одно из состояний в момент открытия ящика. В действительности его судьба определяется в тот момент, когда атомное ядро взаимодействует с детектором.
Вывод можно сделать такой: состояние системы в загадке Эрвина Шредингера никак не связано с человеком. Оно зависит не от экспериментатора, а от детектора – предмета, который «ведет наблюдение» за ядром.
Продолжение концепции
Теория Шредингера простыми словами описывается так: пока наблюдатель не смотрит на систему, она может находиться одновременно в двух состояниях. Однако еще один ученый – Юджин Вигнер, пошел дальше и решил довести концепцию Шредингера до полного абсурда. “Позвольте! – сказал Вигнер, – А что если рядом с экспериментатором, наблюдающим за котом, стоит его коллега?” Напарник не знает о том, что именно увидел сам экспериментатор в тот момент, когда открыл коробку с котом. Кот Шредингера выходит из состояния суперпозиции. Однако никак не для коллеги наблюдателя. Только в тот момент, когда последнему станет известна судьба кота, животное можно окончательно назвать живым или мертвым. Кроме того, на планете Земля живут миллиарды людей. И самый последний вердикт можно будет вынести только тогда, когда результат эксперимента станет достоянием всех живых существ.
Конечно, всем людям можно рассказать судьбу кота и теорию Шредингера кратко, однако это очень долгий и трудоемкий процесс.
Принципы квантового дуализма в физике так и не были опровергнуты мысленным экспериментом Шредингера. В каком-то смысле каждое существо можно назвать ни живым и ни мертвым (находящимся в суперпозиции) до тех пор, пока есть хотя бы один человек, за ним не наблюдающий.
Кот Шрёдингера Кот Шрёдингера — так называется занимательный мыслительный эксперимент, поставленный, как вы уже наверное догадались, Шрёдингером, а …
Кот Шрёдингера
Кот Шрёдингера — так называется занимательный мыслительный эксперимент, поставленный, как вы уже наверное догадались, Шрёдингером, а точнее, Нобелевским лауреатом по физике, австрийским ученым Эрвином Рудольфом Йозефом Александром Шрёдингером.”Википедия” определяет эксперимент следующим образом: «В закрытый ящик помещён кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадётся за 1 час, составляет 50%.
Если ядро распадается, оно приводит механизм в действие — открывается емкость с газом, и кот умирает.
Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдения, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний — распавшегося ядра и не распавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор обязан увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние: «ядро распалось, кот мёртв», или «ядро не распалось, кот жив».
Получается, что на выходе мы имеем живого или мертвого кота, однако в потенциале, кот и жив и мертв одновременно. Таким образом, Шрёдингер пытался доказать ограниченность квантовой механики, без применения к ней определенных правил.
Копенгагенская интерпретация квантовой физики — и в частности этого эксперимента — указывает на то, что кот приобретает свойства одной из потенциальных фаз (живой-мертвый) только после вмешательства в процесс наблюдателя.
То есть когда конкретный Шрёдингер открывает ящик, ему со стопроцентной уверенностью придется нарезать колбаски или позвонить ветеринару.
Кот будет определенно жив или скоропостижно мертв. Но пока в процессе нет наблюдателя — конкретного человека обладающего несомненными достоинствами в виде зрения, и, как минимум, ясного сознания — кот будет находиться в подвешенном состоянии «между небом и землей».
Древняя притча о коте, который гуляет сам по себе, в этом контексте приобретает новые оттенки. Несомненно, кот Шрёдингера — не самое благополучное существо во Вселенной. Пожелаем же коту благополучного для него исхода и обратимся к другой занимательной задаче из таинственного и порой беспощадного мира квантовой механики.
Звучит она так: «Какой звук издает падающее в лесу дерево, если поблизости нет человека, способного этот звук воспринять?» Тут, в отличие от черно-белой судьбы несчастного/счастливого кота, мы сталкиваемся с разноцветной палитрой спекуляций: нет звука/есть звук, какой он, если он есть, а если его нет, то почему? Ответить на этот вопрос нельзя по очень простой причине — невозможности осуществить эксперимент.
Ведь любой эксперимент подразумевает присутствие наблюдателя, способного воспринять и сделать выводы.
У знаменитого аргентинского писателя Хулио Картасара, яркого представителя «магического реализма», есть небольшой рассказ о том, как офисная мебель, оставшись без наблюдателя, двигается по кабинету, как бы используя свободное время для того, что бы размять «одеревеневшие» конечности.
То есть невозможно предположить, что происходит с объектами окружающей нас реальности в наше отсутствие. А если это невозможно воспринять, значит этого не существует. Как только мы покидаем комнату, все ее содержимое, вместе с самой комнатой перестает существовать или, точнее, продолжает существовать только в потенциале.
Одновременно там существуют пожар или наводнение, кража оборудования или незваные гости. Более того, в ней существуем и мы, в разных потенциальных состояниях. Один Я ходит по комнате и насвистывает дурацкую мелодию, другой Я грустно смотрит окно, третий — говорит с женой по телефону.
В ней живет даже наша внезапная смерть или радостное известие в виде нежданного телефонного звонка.
Представьте на минуту все возможности, скрытые за дверью. А теперь представьте, что весь наш мир — это всего лишь скопище таких нереализованных потенциалов. Забавно, правда?
Однако тут возникает закономерный вопрос: ну и что? Да — забавно, да — интересно, но что, по сути, это меняет? Наука об этом скромно умалчивает. Для квантовой физики такие познания открывают новые пути в осознании Вселенной и ее механизмов, ну, а нам, людям далеким от больших научных открытий, такая информация вроде бы ни к чему.
Да как это — ни к чему?! Ведь если существую я, смертный, в этом мире, значит, существую я, бессмертный, в другом мире! Если моя жизнь состоит из полосы неудач и огорчений, то где-то существую я — удачливый и счастливый? На самом деле, вне наших ощущений ничего нет, как нет комнаты, пока мы в нее не вошли. Наши органы восприятия лишь обманывают нас, рисуя в мозгу картину «окружающего» нас мира.
Что же на самом деле находится вне нас пока остается тайной за семью печатями.
Кот шредингера простыми словами суть эксперимента. Про кота шредингера простыми словами
Наверняка вы не раз слышали, что существует такой феномен, как «Кот Шредингера». Но если вы не физик, то, скорее всего, лишь отдаленно представляете себе, что это за кот и зачем он нужен.
«Кот Шредингера» – так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
В данной статье дана попытка объяснить простыми словами суть теории Шредингера про кота и квантовую механику, так чтобы это было доступно человеку, не имеющему высшего технического образования. В статье также будут представлены различные интерпретации эксперимента, в том числе и из сериала «Теория большого взрыва».
Содержание:
1. Описание эксперимента
2. Объяснение простыми словами
3. Видео из «Теории большого взрыва»
4. Отзывы и комментарии
Описание эксперимента
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. В ней эксперимент был описан с использованием приема сравнение или даже олицетворение:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт.
Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
________________________________________
Другими словами:
1. Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит – кот остается жив-здоров.
2. Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
3. Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот-ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
4. Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот-детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
Объяснение простыми словами
Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно.
Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком: эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.
Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся (Википедия).
Видео из «Теории большого взрыва»
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.
Остался ли кот живым в результате эксперимента?
Для тех, кто невнимательно читал статью, но все равно переживает за кота – хорошие новости: не переживайте, по нашим данным, в результате мысленного эксперимента сумасшедшего австрийского физика
НИ ОДИН КОТ НЕ ПОСТРАДАЛ
К своему стыду хочу признаться, что слышал это выражение, но не знал вообще что оно означает и хотя бы по какой теме употребляется. Давайте я вам расскажу, что вычитал в интернете про этого кота …
«Кот Шредингера » – так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. Вот цитата:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
Другими словами:
- Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив-здоров.
- Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
- Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот—ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
- Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот—детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив-здоров. 
Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком
эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.
Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента — показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого.
Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся (Википедия).
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.
Иллюстрация Шрёдингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно её законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно («живых» и «мёртвых», если вспоминать многострадального кота).
Эти состояния называются суперпозициями .
Американский физик Арт Хобсон (Art Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.
«Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счётчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем — атомов, фотонов и электронов. Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счётчик Гейгера, например) перейдёт в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях. Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым», — рассказывает физик.
Хобсон говорит, что в парадоксе Шрёдингера кот играет роль макроскопического прибора, счётчика Гейгера, подсоединённого к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или «нераспада» этого ядра. В таком случае, живой кот будет индикатором «нераспада», а мёртвый кот — показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.
Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в «нелокальной связи» друг с другом. То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились. При этом Хобсон ссылается наэкспериментальные подтверждения этой квантовой теории.
«Самое интересное в теории квантовой запутанности — это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделённый на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними», — поясняет Хобсон.
Кот Шрёдингера больше не живой и мёртвый одновременно. Он мёртв, если произойдёт распад, и жив, если распад так и не случится.
Добавим, что похожие варианты решения этого парадокса были предложены ещё тремя группами учёных за последние тридцать лет, однако они не были восприняты всерьёз и так и остались незамеченными в широких научных кругах. Хобсонотмечает , что решение парадоксов квантовой механики, хотя бы теоретические, совершенно необходимы для её глубинного понимания.
Шредингер
А вот совсем недавно ТЕОРЕТИКИ ОБЪЯСНИЛИ, КАК ГРАВИТАЦИЯ УБИВАЕТ КОТА ШРЁДИНГЕРА, но это уже сложнее …
Как правило, физики объясняют феномен того, что суперпозиция возможна в мире частиц, но невозможна с котами или другими макрообъектами, помехами от окружающей среды. Когда квантовый объект проходит сквозь поле или взаимодействует со случайными частицами, он тут же принимает всего одно состояние — как если бы его измерили. Именно так и разрушается суперпозиция, как полагали учёные.
Но даже если каким-либо образом стало возможным изолировать макрообъект, находящийся в состоянии суперпозиции, от взаимодействий с другими частицами и полями, то он всё равно рано или поздно принял бы одно-единственное состояние. По крайней мере, это верно для процессов, протекающих на поверхности Земли.
«Где-то в межзвёздном пространстве, может быть, кот и имел бы шанс сохранить квантовую когерентность , но на Земле или вблизи любой планеты это крайне маловероятно. И причина тому — гравитация», — поясняет ведущий автор нового исследования Игорь Пиковский (Igor Pikovski) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
Пиковский и его коллеги из Венского университета утверждают, что гравитация оказывает разрушительное воздействие на квантовые суперпозиции макрообъектов, и потому мы не наблюдаем подобных явлений в макромире. Базовая концепция новой гипотезы, к слову, кратко изложена в художественном фильме «Интерстеллар».
Эйнштейновская общая теория относительности гласит, что чрезвычайно массивный объект будет искривлять вблизи себя пространство-время.
Рассматривая ситуацию на более мелком уровне, можно сказать, что для молекулы, помещённой у поверхности Земли, время будет идти несколько медленнее, чем для той, что находится на орбите нашей планеты.
Из-за влияния гравитации на пространство-время молекула, попавшая под это влияние, испытает отклонение в своём положении. А это, в свою очередь, должно повлиять и на её внутреннюю энергию — колебания частиц в молекуле, которые изменяются с течением времени. Если молекулу ввести в состояние квантовой суперпозиции двух локаций, то соотношение между положением и внутренней энергией вскоре заставило бы молекулу «выбрать» только одну из двух позиций в пространстве.
«В большинстве случаев явление декогеренции связано с внешним влиянием, но в данном случае внутреннее колебание частиц взаимодействует с движением самой молекулы», — поясняет Пиковский.
Этот эффект пока что никто не наблюдал, поскольку другие источники декогеренции, такие как магнитные поля, тепловое излучение и вибрации, как правило, гораздо сильнее, и вызывают разрушение квантовых систем задолго до того, как это сделает гравитация.
Но экспериментаторы стремятся проверить высказанную гипотезу.
Подобная установка также может быть использована для проверки способности гравитации разрушать квантовые системы. Для этого необходимо будет сравнить вертикальный и горизонтальный интерферометры: в первом суперпозиция должна будет вскоре исчезнуть из-за растяжения времени на разных «высотах» пути, тогда как во втором квантовая суперпозиция может и сохраниться.
Самый известный парадокс квантовой механики связан с именем австрийского физика Эрвина Шредингера.
Это мысленный эксперимент, который проводят над воображаемым котом, помещенным в закрытый ящик. В ящике есть емкость с ядовитым газом, которая открывается и убивает кота после распада радиоактивного ядра. Вероятность того, что ядро распадется в течение 1 часа, составляет 1/2.
Квантовая механика утверждает, что если над ядром не производится наблюдение, то его состояние является смешением двух вероятных исходов. То есть кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно, пока экспериментатор не открыл ящик и не увидел, что на самом деле случилось
.
Существует усложненный вариант эксперимента, предложенный Вигнером. Если экспериментатор открывает коробку и видит живого кота, в лаборатории кот признан живым. Но предположим, что у экспериментатора есть друг за пределами лаборатории. Он признает кота живым только тогда, когда экспериментатор сообщит ему об этом. Но все остальные друзья еще не признали кота живым, до тех пор, пока им не сообщили результат. То есть до того момента, пока все люди во Вселенной не узнали ход эксперимента, кот остается живым и мертвым одновременно .
Сформировались две основные интерпретации квантовой механики, по-разному объясняющие эксперимент Шредингера
В копенгагенской интерпретации система выбирает одно из двух возможных состояний в тот момент, когда происходит наблюдение.
Эксперимент с котом показывает, что природа самого наблюдения определена недостаточно: оно происходит в момент открытия ящика или в момент распада частицы? В любом случае, до открытия ящика кот вовсе не находится в состоянии смешения живого и мертвого, потому что на макроскопические объекты не распространяются законы микромира.
Приверженцы многомировой интерпретации не считают процесс измерения чем-то особенным: допускается, что существуют оба состояния кота. Но в момент, когда наблюдатель открывает ящик, возникают два состояния наблюдателя, которые никак не взаимодействуют друг с другом. То есть Вселенная расщепляется на две другие вселенные, в одной из которых наблюдатель видит мертвого кота, а в другой – живого.
Эта интерпретация кажется фантастической, хотя многие ученые признают ее право на существование наравне с копенгагенской.
Многомировая теория послужила вдохновением для создателей фильмов «Престиж» (2006), «Исходный код» (2011), и в то же время на ней основаны некоторые идеи квантовой криптографии.
Кот Шредингера – это знаменитый мыслительный эксперимент. Его поставил прославленный Нобелевский лауреат в области физики – австрийский ученый Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер.
Суть эксперимента заключалась в следующем. В закрытую камеру (ящик) был помещен кот.
Ящик оборудован механизмом, который содержит радиоактивное ядро и ядовитый газ. Параметры подобраны так, что вероятность распада ядра за один час составляет ровно пятьдесят процентов. Если ядро распадется, то механизм придет в действие и откроется емкость с ядовитым газом. Следовательно, кот Шредингера умрет.
Согласно законам если не наблюдать за ядром, то его состояния будут описываться по двух основных состояний – ядра распавшегося и не распавшегося. И тут возникает парадокс: кот Шредингера, который сидит в ящике, может быть и мертв, и жив одновременно. Но вот если ящик открыть, то экспериментатор увидит только одно конкретное состояние. Либо «ядро распалось, и кот мертв», либо «ядро не распалось, и кот Шредингера жив».
По логике вещей, на выходе мы будем иметь одно из двух: либо живого кота, либо мертвого. Но вот в потенциале животное находится в обоих состояниях сразу. Шредингер пытался таким образом доказать свое мнение об ограниченности квантовой механики.
По копенгагенской интерпретации и этого эксперимента в частности, кот в одной из своих потенциальных фаз (мертв-жив) приобретает эти свойства исключительно после того, как в процесс будет вмешиваться сторонний наблюдатель.
Но вот пока этого наблюдателя нет (тут подразумевается наличие конкретной личности, которая обладает достоинствами в виде ясности зрения и сознания), кот будет в подвешенном состоянии «между жизнью и смертью».
Знаменитая древняя притча о том, что кот гуляет сам по себе, приобретает в контексте данного эксперимента новые, интересные оттенки.
По Эверетта, которая заметно отличается от классической копенгагенской, процесс наблюдения не считается чем-то особенным. Оба состояния, в которых может быть кот Шредингера, в этой интерпретации могут существовать. Но они декогерируют друг с другом. Это значит, что единство данных состояний будет нарушено как раз таки вследствие взаимодействия с внешним миром. Именно наблюдатель, который открывает ящик, и вносит разлад в состояния кота.
Есть мнение, что решающее слово в этом вопросе нужно оставить за таким существом, как кот Шредингера. Смысл такого мнения – принятие факта, заключающегося в том, что во всем данном эксперименте именно животное является единственным абсолютно компетентным наблюдателем. Например, ученые Макс Тегмарк, Бруно Маршал и Ганс Моравен представили модификацию вышеприведенного эксперимента, где основной точкой зрения и является мнение кота. В этом случае кот Шредингера, несомненно, выживает, потому что наблюдать результаты может только выживший кот. А вот ученый Надав Кац опубликовал свои результаты, в которых он смог «вернуть» состояние частицы обратно после изменения ее состояния. Таким образом, шансы на выживание у кота заметно возрастают.
Недавно вышедшая на известном научном портале “ПостНаука” авторская статья Эмиля Ахмедова о причинах возникновения знаменитого парадокса, а также о том, чем он не является.
Физик Эмиль Ахмедов о вероятностной интерпретации, замкнутых квантовых системах и формулировке парадокса.
На мой взгляд, наиболее и психологически, и философски, и во многих других отношениях сложной частью квантовой механики является ее вероятностная интерпретация. С вероятностной интерпретацией спорили многие люди. Например, Эйнштейн, наряду с Подольским и Розеном, придумал парадокс, опровергающий вероятностную интерпретацию.
Помимо них с вероятностной интерпретацией квантовой механики спорил также и Шредингер. В качестве логического противоречия вероятностной интерпретации квантовой механики Шредингер придумал так называемый парадокс кота Шредингера. Он может по-разному формулироваться, например так: скажем, у вас есть коробка, в которой сидит кот, и к этой коробке подсоединен баллон со смертельным газом. К включателю этого баллона, который впускает или не впускает смертельный газ, подключен какой-то прибор, работающий следующим образом: есть поляризующее стекло, и если проходящий фотон нужной поляризации, то баллон включается, газ поступает к коту; если фотон не той поляризации, то баллон не включается, ключ не включается, баллон не впускает газ к коту.
Допустим, фотон циркулярно поляризован, а прибор реагирует на линейную поляризацию. Это может быть не понятно, но это не очень важно. С какой-то вероятностью фотон будет поляризован одним образом, с какой-то вероятностью – другим. Шредингер говорил: получается такая ситуация, что в какой-то момент, пока мы не открыли крышку и не посмотрели, мертв кот или жив (а система замкнута), кот с какой-то вероятностью будет живым и с какой-то вероятностью будет мертвым.
Может быть, я небрежно формулирую парадокс, но в итоге получается странная ситуация, что кот не жив и не мертв. Так формулируется парадокс.
На мой взгляд, этот парадокс имеет совершенно четкое и ясное объяснение. Возможно, это моя личная точка зрения, но попробую объяснить. Основным свойством квантовой механики является следующее: если описывать замкнутую систему, то квантовая механика – это не что иное, как волновая механика, механика волн. Это значит, что она описывается дифференциальными уравнениями, решениями которых являются волны. Там, где есть волны и дифференциальные уравнения, есть и матрицы и так далее. Это два эквивалентных описания: матричное описание и волновое описание. Матричное описание принадлежит Гейзенбергу, волновое – Шредингеру, но описывают они одну и ту же ситуацию.
Важно следующее: пока система является замкнутой, она описывается волновым уравнением, и то, что происходит с этой волной, описывается при помощи какого-то волнового уравнения. Вся вероятностная интерпретация квантовой механики возникает после того, как систему размыкают – на нее воздействуют снаружи каким-то большим классическим, то есть неквантовым, объектом.
В момент воздействия она перестает уже описываться этим волновым уравнением. Возникает так называемая редукция волновой функции и вероятностная интерпретация. До момента размыкания система эволюционирует в соответствии с волновым уравнением.
Теперь нужно сделать несколько замечаний по поводу того, чем отличается большая классическая система от маленькой квантовой. Вообще говоря, и большую классическую систему можно описывать при помощи волнового уравнения, хотя это описание, как правило, трудно предоставить, а реально оно совершенно не нужно. Эти системы математически различаются действием. Так называемый объект есть в квантовой механике, в теории поля. Для классической большой системы действие огромное, а для квантовой маленькой системы действие маленькое. Более того, и градиент этого действия – скорость изменения этого действия во времени и пространстве – для большой классической системы огромный, а для маленькой квантовой – маленький. Это основное различие двух систем. Из-за того что действие очень большое для классической системы, ее удобнее описывать не какими-то волновыми уравнениями, а просто классическими законами вроде закона Ньютона и так далее.
Например, по этой причине Луна вокруг Земли вращается не как электрон вокруг ядра атома, а по определенной, четко заданной орбите, по классической орбите, траектории. В то время как электрон, являясь маленькой квантовой системой, внутри атома вокруг ядра движется как стоячая волна, его движение описывается стоячей волной, и в этом различие двух ситуаций.
Измерение в квантовой механике – это когда вы большой классической системой воздействуете на маленькую квантовую. После этого происходит редукция волновой функции. На мой взгляд, присутствие баллона или кота в парадоксе Шредингера – это то же самое, что и наличие большой классической системы, которая измеряет поляризацию фотона. Соответственно, измерение происходит не в тот момент, когда мы открываем крышку ящика и смотрим, жив кот или мертв, а в тот момент, когда происходит взаимодействие фотона с поляризационным стеклом. Таким образом, в этот момент происходит редукция волновой функции фотона, баллон оказывается в совершенно определенном состоянии: либо он открывается, либо он не открывается, и кот умирает или не умирает.
Всё. Никаких «вероятностных котов», что он с какой-то вероятностью жив, с какой-то вероятностью мертв, нет. Когда я говорил о том, что у парадокса кота Шредингера есть много разных формулировок, я лишь говорил, что есть много разных способов придумать тот прибор, который умерщвляет или оставляет живым кота. По сути формулировка парадокса не меняется.
Я слышал и о других попытках объяснения этого парадокса при помощи множественности миров и так далее. На мой взгляд, все эти объяснения не выдерживают критики. То, что я объяснил в течение этого ролика словами, можно облечь в математическую форму и проверить верность этого утверждения. Еще раз подчеркиваю, что, на мой взгляд, измерение и редукция волновой функции маленькой квантовой системы происходит в момент взаимодействия с большой классической системой. Такой большой классической системой является кот вместе с прибором, умерщвляющим его, а не человек, который открывает коробку с котом и смотрит, жив кот или нет. То есть измерение происходит в момент взаимодействия этой системы с квантовой частицей, а не в момент проверки кота.
Подобные парадоксы, на мой взгляд, находят объяснения из применения теорий и здравого смысла.
Суть самого эксперимента
В оригинальной статье Шрёдингера эксперимент описан так:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Некий кот заперт в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях.
Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана. Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив». Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого.
Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, сочетающего жизнь и смерть), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся.
Оригинальная статья вышла в 1935 году. Целью статьи было обсуждение парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена (ЭПР), опубликованного Эйнштейном, Подольским и Розеном ранее в том же году
Многомировая интерпретация квантовой механики / Хабр
Наверняка большинство из вас нет-нет да и встречало в научно-популярной литературе упоминания о “многомировой интерпретации” квантовой механики (ММИ). Ее любят помянуть и в комментариях на Хабре, однако зачастую в неверном ключе или с серьезными неточностями.
Попробуем разобраться, что же к чему в ММИ.
Квантовая физика прочно вошла в нашу жизнь: во флешках используется туннельный эффект, лазеры записывают и передают информацию, а LED лампы освещают наши дома. Мы прекрасно умеем описывать все эти явления с помощью математического аппарата квантовой физики, и самые точные эксперименты не находят отклонений от предсказанных теорией эффектов.
С другой стороны, физический смысл всех этих уравнений иногда ускользает от нас. Интерпретации квантовой механики пытаются наполнить уравнения некоторым физическим (и философским) содержанием.
Важно: все интерпретации сводятся к одним и тем же уравнениям стандартной КМ и не предсказывают новой физики!
Основная проблема, которую пытаются решить интерпретации — проблема измерения. В классической физике все просто: есть пространство и время, есть материя, находящаяся в этом пространстве, есть параметры системы (как импульс или положение), и есть законы физики, которые описывают изменение этих параметров. Если точно знать начальное состояние системы, можно предсказать ее поведение в будущем с абсолютной точностью. В квантовой физике все не так… Систему описывает волновая функция. Она определяет вероятность измерить систему в определенном состоянии (например, определенную координату или импульс). До измерения нельзя сказать, что система обладает определенным моментом, она обладает только волновой функцией.
Важно, что вероятность задается квадратом модуля волновой функции, а не самой волновой функцией. При этом сама ВФ может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Более того, две ВФ (или части ВФ) могут интерферировать между собой.
Правило подсчета вероятностей (правило Борна). Квадраты коэффициентов в волновой функции задают вероятность конкретного исхода при измерении. Например, кот Шредингера описывается ВФ:
при этом вероятность его быть живым при открытии ящика считается как , т.е. 50%. То же для вероятности его оказаться мертвым: , снова 50%.
Небольшая иллюстрация
Ваш друг — Вася Пупкин — проводит свои дни либо за компьютером, программируя, либо на диване, играя в плейстейшн. Вы стоите перед закрытой дверью в его квартиру. С классической точки зрения, Вася либо за компом, либо на диване, вы просто не знаете, где именно. А вот квантовый Вася находится одновременно в двух местах, пока вы не откроете дверь и не посмотрите (измерите его состояние).
Его состояние до измерения:
А после измерения с вероятностью в 50% он за игрой или за работой.
Продолжим иллюстрацию. Допустим, перед тем, как заняться делами, Вася может либо пойти к холодильнику за пивом, либо на балкон покурить. При этом, если вы его застукали за этими занятиями (пронаблюдали у холодильника или на балконе), он после с равной вероятностью идет играть на диван или работать. Но может быть так, что, когда вы не смотрите, он 100% случаев оказывается с джойстиком в руках. Причина тому — интерференция. Состояние Васи описывается волновой функцией, которая может быть отрицательна, но при этом соответствовать той же вероятности, что и положительная ВФ.
Давайте разберемся подробнее. Первый шаг: если мы не смотрим, Вася находится в состоянии суперпозиции холодильник/балкон:
Второй шаг: допустим, если Вася идет от холодильника, его ВФ
а если идет с балкона:
Если мы пронаблюдаем за ним в изначальном состоянии, мы редуцируем его состояние до либо |холодильник>, либо |балкон>, что даст на выходе вероятность 50/50: он пойдет играть или работать.
А вот если мы не будем наблюдать за его перемещениями, его ВФ:
То есть, он всегда оказывается на диване! А все из-за интерференции.
Итак, мы видим, что факт наблюдения нами за Васей изменяет его конечное состояние. Почему измерение играет такую существенную роль? На этот вопрос и пытаются ответить интерпретации КМ.
Классическая (копенгагенская) интерпретация постулирует, что процесс наблюдения — процесс коллапса волновой функции в одно из состояний. Коллапс приводит к тому, что ВФ продолжает эволюцию только как одна часть изначальной ВФ, объект больше не находится в состоянии суперпозиции и не может интерферировать. Как следствие — всякие эффекты типа квантовой запутанности пропадают. Как происходит коллапс она не объясняет, равно как и почему одни взаимодействия вызывают коллапс, а другие — нет. Наличие таких постулатов нравится не всем, и ученые пытаются найти альтернативные интерпретации. Одна из самых простых и разработанных — многомировая.
Для начала вспомним, что такое квантовая запутанность.
По определению, два состояния запутанны, когда нет возможности разделить их на две независимых части. Давайте вернемся к иллюстрации из первой части, и представим, что у Васи есть девушка Аня. Аня либо читает книгу в кресле, либо гуляет в парке. Пока они не начали встречаться, их выбор был случаен:
И исход вашего измерения давал вероятность в 25% каждому конкретному набору (и вероятность найти Васю на диване в сумме была 50%).
Теперь же они находятся в запутанном состоянии:
Если мы будем наблюдать за Васей, то вероятность найти его на диване снова 50%. Однако, если он на диване, то Аня абсолютно точно за книгой, даже проверять не надо.
Так проявляется абсолютная корреляция между измерениями, когда система находится в запутанном состоянии.
Следующий шаг: Вася может либо пойти на балкон, либо к холодильнику, перед тем как сесть работать или играть, но мы за ним не наблюдаем. Допустим Аня и Вася при этом оказываются в запутанном состоянии:
Тогда две части ВФ Васи больше не интерферируют между собой, и мы не наблюдаем Васю всегда на диване, как это было в первой части:
Запутанность не дает ВФ интерферировать.
В принципе, мы можем произвести некоторые операции над системой Ани и Васи и распутать их, тогда интерференция снова окажется возможной. Однако для этого нам нужно иметь доступ к обеим системам. В реальности же мы не всегда имеем доступ ко всем частям запутанного состояния. Например, когда Вася оказывается запутанным не только с Аней, но и с двумя тысячами анонимов в интернете, и всеми своими соседями (другими словами, система запутывается с ее окружением), у нас нет никакой возможности вернуть способность к интерференции.
Этот эффект называется декогеренцией. Окружением называют степени свободы, с которыми система контактирует, обычно их очень много. Если система оказывается запутанной со всем окружающим миром, разные части волновой функции оказываются полностью изолированы друг от друга, хотя никакого “коллапса” не произошло. Как если бы они находились в разных мирах.
Это и есть главная идея многомировой интерпретации. Единственный ее постулат — вся Вселенная описывается одной волновой функцией.
Нет “классического” мира, нет наблюдателей, нет коллапса — все это является унитарной эволюцией одной ВФ под действием уравнения Шредингера. То, что мы наблюдаем как коллапс — исключительно процесс декогеренции, наша невозможность “развязать” объект и окружение, с которым он запутался.
Разные “миры” при этом возникают каждый раз, когда происходит “коллапс” — взаимодействие системы с окружением. При этом один мир делится на несколько, в соответствии с ветвями ВФ, и эти миры больше не взаимодействуют.
Пример с котом Шредингера: в известном мысленном эксперименте кот находится в коробке с ядом, который в случайный момент отравляет кота. При этом, согласно КМ, пока коробка закрыта, кот находится в суперпозиции . Согласно копенгагенской интерпретации, когда Шредингер открывает коробку, он коллапсирует кота в состояние либо “жив”, либо “мертв”. Согласно ММИ, Шредингер оказывается в запутанном состоянии: . К этому нужно добавить окружение: , которое в результате процесса декогеренции запутывается с ними обоими:
.
В таком варианте у Шредингера уже нет возможности “отменить” измерение или сделать что-то, чтобы “распутать” два состояния. Два мира разделились: в одном Шредингер нашел мертвого кота, в другом — живого. При этом никакого коллапса не произошло, все это — по-прежнему просто унитарная эволюция большой волновой функции.
Немного более формально:
- Проблема существования классического мира. С точки зрения ММИ все на свете является квантовым. Более того, с точки зрения математики мы можем выбрать бесконечное множество способов разделить (выбрать базис) ВФ на разные «миры» (ортогональные состояния). Вопрос: почему мы наблюдаем мир классическим? Как Вселенная «выбирает» один способ разложения, который мы наблюдаем? Это так называемая проблема предпочтительного базиса. Ответ: потому что свойства физических взаимодействий таковы, что все они локальны. Значения фундаментальных констант и гамильтониана Вселенной таковы, что локализованные объекты оказываются стабильны. Макроскопические состояния могут оставаться таковыми на протяжении долгого времени, волновая функция Вселенной не ветвится постоянно. Как результат: мы успеваем наблюдать макроскопические объекты на их местах. В другом варианте разложения в базис ветвление происходит так быстро, что мы не смогли бы успеть это воспринять. Это другая сторона процесса декогеренции: скорость декогеренции тем быстрее, чем массивнее объект.
Подробнее можно почитать тут: [1], [2], [3], [4]
- Что именно является измерением? Как отличить измерение от простого взаимодействия? Измерение в ММИ — это просто процесс запутывания наблюдателя и объекта в результате взаимодействия. Иногда взаимодействие можно «отмотать» назад, распутав две системы, тогда это не измерение. Обычно в процессе измерения участвует некоторый процесс усиления. Например, вы детектируете фотон на фотоумножителе, он выбивает один электрон, который в результате лавинного процесса преобразуется в ток на выходе с детектора. В ММИ весь процесс — процесс запутывания одного фотона с электронами (и другими частями детектора). Но отмотать назад такое измерение не получится — большая часть степеней свободы в запутанности оказываются недоступны. Разумеется, для процесса измерения не обязательно чтобы наблюдатель был разумным, достаточно необратимости процесса.
- Когда происходит разделение миров? Разделение происходит когда в процессе взаимодействия оказываются вовлечено множество степеней свободы, и измерение становится необратимым. Т.е. после взаимодействия фотона с детектором, но до появления тока на выходе. В качестве примера опять кот Шредингера: окружением там можно считать процесс радиоактивного распада. В момент, когда ядро распадается, и яд выпускается, кот расщепляется на две версии. И с точки зрения кота он уже не может взаимодействовать со своей копией. С точки зрения Шредингера кот все еще в состоянии жив-мертв. Только когда он открывает коробку, он оказывается запутанным с котом и источником радиации. Т.к. радиоактивный распад необратим, Шредингер также необратимо расщепляется на две версии себя.
- Является ли ММИ локальной теорией? Т.к. в ММИ ВФ подчиняется уравнению Шредингера, которое в свою очередь подчиняется специальной теории относительности, все взаимодействия в нем локальны, и вся теория локальна так же. Расщепление миров распространяется от точки измерения не быстрее скорости света
- Сколько всего миров? Мы не знаем, может быть как конечное количество, так и бесконечное. Исходя из конечности энтропии Вселенной, можно предположить, что число миров конечно.
- Многомировая теория полностью детерминистична на уровне ВФ Вселенной. ВФ эволюционирует в соответствии с уравнением Шредингера. Мы только наблюдаем мир случайным из-за процесса измерения и декогеренции.
- Как быть с сохранением энергии? Энергия сохраняется в процессе деления миров: каждый мир получает «вес» в соответствии с вероятностью, ассоциированной с этим миром. Энергия всей Вселенной остается неизменной.
- Если ММИ верна, значит, что может случиться все, что угодно? Нет, во-первых, законы физики действуют точно так же, и то, что не разрешено «обычной» физикой, в ММИ тоже не произойдет. Во-вторых, если количество миров конечно, некоторые события могут иметь слишком малую вероятность, чтобы произойти.
- Как определить вероятности в ММИ? Правило Борна не постулируется в ММИ, а выводится из общих положений. См. напр. Тут или тут.
- Можно ли протестировать ММИ? ММИ — «чистый» вариант квантовой механики, так что каждый раз, когда мы тестируем КМ, мы тестируем ММИ. Доказать, что именно ММИ — правильная теория, а не какая-то другая, сложно, хотя разные идеи предлагались, можно найти тут.
Макроскопические состояния могут оставаться таковыми на протяжении долгого времени, волновая функция Вселенной не ветвится постоянно. Как результат: мы успеваем наблюдать макроскопические объекты на их местах. В другом варианте разложения в базис ветвление происходит так быстро, что мы не смогли бы успеть это воспринять. Это другая сторона процесса декогеренции: скорость декогеренции тем быстрее, чем массивнее объект.
Но отмотать назад такое измерение не получится — большая часть степеней свободы в запутанности оказываются недоступны. Разумеется, для процесса измерения не обязательно чтобы наблюдатель был разумным, достаточно необратимости процесса.
Во-вторых, если количество миров конечно, некоторые события могут иметь слишком малую вероятность, чтобы произойти.Итог: ММИ — минималистичная интерпретация КМ, не требующая ничего, кроме самого математического аппарата квантовой механики. Лучшая интерпретация для бритвы Оккама.
Литература:
- https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/
- https://www.hedweb.com/everett/everett.htm
- Mad-Dog Everettianism: Quantum Mechanics at Its Most Minimal
- http://www.preposterousuniverse. com/blog/2014/06/30/why-the-many-worlds-formulation-of-quantum-mechanics-is-probably-correct/
- Making Sense of the Many Worlds Interpretation
com/blog/2014/06/30/why-the-many-worlds-formulation-of-quantum-mechanics-is-probably-correct/Про квантовое бессмертие. Часть первая / Newtonew: новости сетевого образования
За что я люблю физику, так это за форменно наркоманские гипотезы теоретиков, которые (вопреки интуиции), вполне могут оказаться верными. Сегодня разговор как раз о такой.
Про кота
Почти наверняка вы слышали о знаменитом коте Шрёдингера (доступнее для детишек здесь). Если не доводилось, я коротко напомню.
Речь идёт о воображаемом эксперименте физика Эрвина Шрёдингера, в ходе которого кот в закрытом ящике в течение часа будет убит при помощи этакого идеального «подбрасывателя монетки» [ну, «орёл-решка», вы в курсе].
Шрёдингер предложил этот эксперимент, чтобы потроллить коллег.
Источник: Википедия
Короче говоря, случится это (смерть кота) в течение часа с вероятностью точно в 50%.
И штука вся в том, что пока мы ящик еще не открыли (слышать, как кот скребется и орёт мы, по условиям опыта, не можем), кот находится как бы в двух состояниях сразу — он и мёртв и жив одновременно. Причём обстоит это так не субъективно-психологически (что обыденно понятно и легко представимо), а вообще. Объективно.
Шрёдингер предложил этот эксперимент, чтобы потроллить коллег. Его кот демонстрировал, что при взгляде на квантовые закономерности из макромира получается форменная антиинтуитивная бредятина.
Однако прошло время и выяснилось, что никакого противоречия здесь может и не быть. Пионером на этом пути стал физик Хью Эверетт III. Он в 1957 году предположил такое объяснение фактов современной квантовой физики, при котором допускается существование бесконечного множества параллельных миров, где реализованы все варианты развития событий на всех физических уровнях — от квантов до людей, галактик и их скоплений.
Проще говоря, Эверетт думал о каждом факте наблюдения события, которое может закончиться так и эдак, как о расщеплении наблюдателя на клоны в параллельных реальностях, которые видят разные реально случившиеся варианты.
Причём все эти новообразованные реальности абсолютно равнозначны.
В его трактовке кот в ящике действительно физически и жив и мертв одновременно. Какого именно кота увидим непосредственно мы, зависит только от того, в какой из двух возможных расщепов реальности мы угодим. В момент открытия ящика какой-то другой клон в другой вселенной одновременно с нами видит противоположный результат.
Какого именно кота увидим непосредственно мы, зависит только от того, в какой из двух возможных расщепов реальности мы угодим.
Источник: Википедия
Квантовое бессмертие
Чтобы стало яснее, приведу другой мыслительный эксперимент — грубее и нагляднее. Его авторами стали (независимо друг от друга) физики Ганс Моравек и Бруно Маршал в 80-е годы прошлого столетия. Ближе к нашему времени (1997) его в расширенном виде изложил теоретик из Принстона Макс Тегмарк.
Я видоизменю этот эксперимент так, чтобы мой бложик могли читать подростки, а уважаемый портал Newtonew не внесли в федеральный список сайтов, распространяющих информацию о методах самоубийства.
Представьте, что вы и есть описанный кот в ящике, которому предстоит умереть либо выжить по результатам идеализированной «квантовой рулетки». Ну то есть не кот, конечно, а человек, который волей судеб играет роль кота Шрёдингера.
Представьте, что вы и есть описанный кот в ящике, которому предстоит умереть либо выжить по результатам идеализированной «квантовой рулетки».
Источник: Википедия
Вот вы в ящике. Сидите первый час. Страшновато, но терпимо.
Ничего не случилось. Стало жутче, но вы сидите дальше.
Сидите два часа. Ничего. Напряжение растёт.
Сидите три. Уже паника.
Четыре.
Пять. Тот же результат.
Сутки. Паника перешла в обреченность, усталость и равнодушие.
Вы сидите уже неделю (допустим, взяли с собой запас воды). Ничего не происходит.
Сидите месяц (у вас есть еда).
Сидите второй (вы взяли с собой книги, в в ящик проведен свет, плюс он довольно просторный, чтобы у вас не затекли конечности, и можно было прогуливаться вдоль стен).
Наконец, проходит четыре месяца (вы феноменально терпеливый человек). Даже куда более увлекательная игра, чем эта, может утомить. Вам надоедает торчать в ящике, и вы выбираетесь наружу.
В этот момент срабатывает механизм, «убивая» пустоту, откуда вы только что вылезли. Но вы живы и невредимы. Первая мысль: механизм сломался.
Действительно, одним из вариантов того, что вы увидите после изучения ситуации, может быть механическая поломка. Но давайте рассмотрим вариант, в котором механизм работает идеально, всё в нем смазано и сбоев он в силу крайней примитивности дать не может (у Шрёдингера механизм зависит лишь от времени полураспада атома радиоактивного элемента).
В общем, в течение этих месяцев вы должны были умереть без малого три тысячи раз с вероятностью очень близко подобравшейся к заветным 100%, но атом, который распадается с вероятностью 50% в час, в вашем случае не распался.
Это, чтобы вы себе представили, эквивалентно трём тысячам подбрасываний идеально уравновешенной монетки, при которых три тысячи раз подряд выпадает «орел».
Что произошло на самом деле?
На самом деле, согласно многомировой интерпретации квантовой механики, вы в течение месяцев методично и безжалостно убивали людей. И ухлопали народу в итоге больше, чем их погибло в 2001 году во Всемирном торговом центре. Люди эти — ваши клоны, которые в данный момент сильно пахнут в тысячах ящиков по тысячам параллельным вселенных. В которые вы за эти два месяца тысячи раз (не заметив того и почти не потеряв в массе), расщепились.
Многомировая интерпретация квантовой механики с Дэвидом Уолласом
Можно считать, что произошло чудо. Но с точки зрения физика, который согласен с ММИ, ничего особенного не произошло. Просто вы прошли чудовищное число «бутылочных горлышек» искусственного отбора, попав в ту из множества реальностей, где ваш клон жив (пока что) и здоров.
Вопреки здравому смыслу и интуиции.
И видите сейчас вы свой ящик снаружи лишь потому, что огромное число людей в других вселенных его уже не могут видеть даже изнутри.
Внимание: речь идет о мыслительном эксперименте. Проводить его в реальности (и особенно в оригинальном варианте — с «русской рулеткой») мы вам не рекомендуем категорически. Почему? Да хотя бы потому, что наблюдателю может «повезти» угодить во вселенную, где его клон не умрет, но навсегда останется инвалидом.
Вот здесь можно выдохнуть.
Альтернативный пример (без ящика и самоубийств) для лучшего понимания сути квантового бессмертия выглядит так. Вы идёте по улице, и в вас стреляют с близкого расстояния. В этот момент от вашей реальности отпочковывается новая реальность (или несколько), в которых стрелявший промахивается/у него случается осечка/вы поворачиваетесь к нему боком, где у вас спрятан толстый фолиант, умыкнутый из библиотеки/вы легко ранены и сбегаете/вблизи появляется машина ППС/в преступнике просыпается моральное чувство, он бросает пистолет и кается… Дальше продолжайте сами.
Важно здесь лишь то, что в изначальной реальности вас все-таки благополучно убили. Другое дело, что ваше сознание продолжает путешествовать по альтернативным ветвлениям реальности, во многих из которых оно даже не заметило случившегося («по наитию» вы обошли опасный квартал).
Антропный принцип
Мультимировая интерпретация квантовой механики объясняет не только тот факт, что вы прямо сейчас по ту сторону монитора читаете эти строки. Если вдуматься, трактовка Эверетта (окажись она верна, разумеется) раз и навсегда снимает любые вопросы о религиозных чудесах.
Стрела времени и многомировая интерпретация квантовой физики
Нечто похожее в космологии называется «антропным принципом». Сотворение мира неким сверхразумом, которым современные креационисты объясняют идеальную «подогнанность» друг к другу базовых физических постоянных (без которых не возникли бы ни пространство, ни атомы, ни энергия как мы ее знаем) не требуется мультивселенной.
Потому что мультивселенная рождает новые миры квадриллионами, как пена — новые пузыри. Мы не знаем ничего об этих вселенных. И только это заставляет выглядеть ту, в которой мы есть как наблюдатели, неким невероятным событием. Чем-то совершенно невозможным. Чудом.
Про чудеса
Для меня самое интересное в ММИ то, что она прекрасно объясняет отклонения от теории вероятности, которые наверняка случались с каждым и у многих явились причиной религиозного «сдвига» той или иной силы. Я бы тоже уверовал в сверхъестественное, случись со мной что-то практически невероятное после, например, молитвы. Чего греха таить: я, который всего этого ещё не знал, собственно, и уверовал — пару десятков лет назад. И очень медленно (по мере накопления знаний о мире) от этого дела исцелился.
У каждого из нас время от времени возникает ощущение, что именно «для него» вселенная раз за разом совершает некие явно отклоняющиеся от «среднего распределения» события. То, что должно падать орлом и решкой 50/50 выглядит так, словно сдвигает это соотношение в ту или иную сторону в нашем присутствии.
Причём внешний наблюдатель (не мы) ничего подобного не замечает. Для него наш случай вполне себе вписывается в гауссиану и аномальным не выглядит. Аномально это для нас, поскольку таких отклонений в нашей «линии жизни» оказывается довольно много.
Раньше я думал, что это объясняется некими психологическими факторами. Мы, например, банально склонны забывать ситуации, в которых чудо не случилось. И это весьма хорошая гипотеза. Но и она не объясняет убедительно всего, что с нами происходит интересного.
А вот гипотеза Эверетта, кажется, объясняет.
Из интересного
Если немного поразмыслить над этим философски, то можно сделать небольшое предсказание.
Если ММИ действительно «работает» в макромире, то реальность вокруг нас должна (с субъективной точки зрения наблюдателя у нас в голове) как бы загодя «реагировать» [разумеется, иллюзорно — здесь причина и следствие поменялись местами] на несовершенные нами поступки. А то и мысли.
youtube.com/embed/fY1YJq68PhI?enablejsapi=1&html5=1&autohide=1&showinfo=0&rel=0&vq=hd720″ allowfullscreen=”” frameborder=”0″/>
Параллельные миры в физике и фантастике от Физтех-центра МФТИ
Причём даже в ситуациях, которые, на первый взгляд, не связаны для нас с риском гибели. Не спрашивают на уроках, когда ты (ученик, студент) не готов. Выдали зарплату вовремя. Масса совершенно обыденных поворотов событий неочевидным для нас образом могла закончиться смертью. Вышел чуть раньше — не попал под машину. Задумался о птичках — миновал летящую сосульку. Сам ход мысли вас как наблюдателя, возможно, незримо направляется как бы невидимой рукой мириадами ежесекундно умирающих впереди и вокруг ваших (наблюдателевых) клонов.
Практически любая ситуация, в которой вам довелось произносить или думать нечто типа «ффух, ещё бы чуть-чуть и…» будет прекрасной иллюстрацией.
Особенно если в вашей личной «линии жизни» «решка» подряд выпадает чаще, чем то предсказывает теория вероятности.
Если наблюдатель в вашей голове подозрительно часто попадает в начало и конец гауссианы.
Подчёркиваю важный момент. Для внешнего наблюдателя ничего аномального не происходило и не произойдет. Вы полностью вписываетесь в нормальное распределение. Ваш клон в ящике умирает в полном согласии с 50/50.
Лишь некая неуловимая «линия жизни», на острие которой находится в данную секунду ваше сознание, оказывается аномально насыщенной в прошлом маловероятными совпадениями. Впрочем, так же точно все обстоит и у любого живого человека поблизости.
Если разбираться в следствиях из гипотезы Эверетта, то мы не вполне те люди, которыми себя привыкли считать, а реальность, которую генерирует наш мозг, весьма иллюзорна.
С точки зрения ММИ мы — все живущие в данный конкретный момент люди — лишь проекции куда более сложных многомерных объектов. Проекции куда большего числа людей, которыми мы не станем, и событий, которые с нами никогда не случатся.
Сознание человека представляет собой некую воображаемую линию, которая, изгибаясь, пробегает по мириадам таких «воплощений» в разных мирах, постоянно отбрасывая боковые ветви.
И по хитросплетениям траектории этой линии мы числим список событий своей биографии. Большинство ветвей периодически пресекаются, и там сознания больше нет. Некому больше наблюдать.
Параллельные вселенные от MinutePhysics (в русской озвучке)
Остальные проекции живут лишь мгновение, в которое через них пробегает сознание до следующего расщепления. И, что интересно, маршрут свой эта линия прокладывает, тщательно избегая мест, где движение пресеклось в альтернативных реальностях. Как бы обходя их чуть-чуть заранее.
Ещё можно сказать так. Со всеми людьми, которых мы знаем (включая нас), одновременно здесь и сейчас происходит ВСЕ мыслимое и немыслимое, что только может с ними и с нами объективно происходить.
Включая и чудеса.
Приземление с девятого этажа без ущерба для жизни.
Выпадение «орла» 100 раз подряд. В ветвящемся кустарнике вариантов каждый из нас — точка на одной из крошечных веток, которая продолжает ветвиться. И если из всего многообразия только один сценарий может привести к вашему выживанию [читай: к сохранению наблюдателя], в нём — в этом квантовом «бутылочном горле» — вы (по Максу Тегмарку) тотчас и окажетесь. Чтобы тут же дать начало новому пышному букету ветвей-вариантов.
Потрясающая воображение штука. Правда?
В заключение
Удивлюсь, если из спекуляций вроде описанных выше не вырастет (может и уже выросла, я не выяснял за дефицитом времени) некая интересная этико-философская система. То, что наплодят массу эзотерической муры — это и так понятно. Но вдруг?
Со мной-то все будет в порядке. А вот моя жена Анжелика останется вдовой.
— Макс Тегмарк
P.S. Самое главное. Ни в коем случае не экспериментируйте на себе. «Квантовое бессмертие» — конструкт чисто гипотетический и чёрт его знает, как оно на самом деле.
Пожалейте друзей и близких всех клонов, которых вы осиротите. Не чужие вам люди.
27 мая 2015, 12:30
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Ученые нашли способ “спасти” кота Шредингера
У многих свободное время есть, но проходит мимо. Вырываясь из суеты, человек думает: «Теперь можно и пожить». Он хочет каких-то событий, кроме ежедневной рутины, но на них не остается ни времени, ни сил, ни денег, ни мотивации. Он рад бы заняться чем-то интересным, но без вложения ресурсов. Человек даже знает, чем бы он занялся, но не сейчас. И сидит такой скучный и неинтересный, разговаривает с «ящиком», залипает в ютубе. Но обязательно займется чем-то классным! С понедельника, с нового года, на выходных, на пенсии. Хватит! Эта статья будет полезна тем, кто хочет, наконец, заняться хобби, не откладывая жизнь до лучших времен.
Почему это важно
Человек как личность развивается всю жизнь, и если, кроме связки «работа — телевизор», с ним ничего не происходит, то это развитие буксует. Автоматизация и новые профессии одарили нас свободным временем, которого у наших прадедов с обычной, не с голубой кровью практически не было. В зависимости от загруженности и приоритетов мы можем по вечерам и на выходных становиться немного патрициями: творить, развлекаться, делать что-то еще, кроме обязательной работы. Можем, но не всегда делаем.
Нет, телевизор не считается. В хобби человек — не пассивный потребитель контента с экрана, а думающий творец, активный деятель, и это действие приносит ему пользу.
Фредерик Бегбедер пишет в «99 франках»: «Каждому человеку нужно какое-нибудь хобби — якобы с целью „выйти из стресса“, — но ты-то прекрасно понимаешь, что на самом деле люди попросту пытаются выжить и не сойти с ума». Перед этим он цинично рассуждает, что без изменяющих сознание веществ «тебе пришлось бы развлекаться прыжками на батуте в зеленом светящемся трико, или носиться на скейтборде в уродливых наколенниках, или горланить караоке в китайском ресторане» и т.
д.
Светящееся трико и уродливые наколенники — негативная коннотация, она заставляет нас думать, что в этих занятиях нет ничего интересного и полезного. Конечно, что хорошего в дурацких трениках и натирающем колено пластике?! Но в самом по себе активном отдыхе, в фотографии, рыбалке, рукоделии, йоге, рисовании, пении (список можно продолжать) масса пользы.
В зависимости от того, чем увлекается человек и насколько в это погружается, он может:
- снять нервное напряжение, отдохнуть;
- переключаться между умственной/физической/творческой работой;
- реализовать потребности и желания, которые в рамках основной деятельности остаются за кадром;
- привести мысли в порядок и поймать озарение по рабочим вопросам;
- избежать профдеформации;
- знакомиться и общаться с интересными людьми;
- освоить новую профессию;
- создать дополнительный источник заработка.
Хобби не должно сочетать все эти плюсы, но какие-то в нем точно будут.
В природе человека заложены потребности созидать. Если запросы предыдущих этапов закрыты, а основная работа не удовлетворяет потребностей в творчестве и реализации, то ум, руки и фантазия будут буквально чесаться от желания делать что-то еще.
Как выбрать хобби
Это просто: делайте что нравится. Нет правильного и неправильного хобби. Увлечение должно определяться не трендами («Гриша и Катя из соседнего отдела купили дроны с камерами, тоже надо взять»), а вашим живым интересом. Дерзайте пробовать и относитесь к этому легко: в отличие от работы и вуза здесь не лишат премии и не завалят на экзамене.
Хобби не нужно делать второй профессией, прежде всего вы должны получать от него кайф. Бывает, что человек не погружается в одну тему глубоко, а вместо этого исследует много разных сфер, знакомясь с каждой понемногу. Для таких личностей придумали определение: «люди-сканеры». Их увлекают самые разные темы, и фокус может сменяться быстро. Если в прошлом месяце вы с упоением читали про культуру кельтов, а сегодня учитесь обжаривать кофе и уже присматриваете спортивный арбалет на весну, то вы «сканер». Вы не ныряете, как «дайверы», на глубину узкой специализации, открыты разному опыту, и это нормально.
Про «сканеров» и «дайверов» пишет Барбара Шер в книге «О чем мечтать». Одна из проблем «сканеров» — они часто отвлекаются, потому что торопятся успеть всё. Но торопиться не стоит, уверена Шер, потому что: 1) времени больше, чем вам кажется; 2) спешка вредна; 3) появляется «лихорадка времени», при которой человек старается каждую минуту использовать по максимуму.
Поэтому не торопитесь и прислушайтесь к себе. Что вы давно хотели попробовать? А еще? Что из этого первым? Что для этого нужно? Как это достать? Вперед!
Были бы рады оказаться на месте «сканеров», но вас ничего не увлекает? Безразличие к жизни не вырастает на пустом месте.
Возможно, вы жертва родительской программы «вырастим из ребенка гения» и в детстве у вас было 100500 секций и кружков. У таких людей формируется отторжение любых активностей, кроме жизненно необходимых. Если это ваша история, поймите, что хобби — для вас, а не для родителей или учителей. В нем нет оценок и муштры, а степень усилий и качество результата оцениваете только вы. Найдите то, что нравится, и вы поймаете кайф.
Может быть, у вас, наоборот, не было этих самых кружков и секций? Начинайте в любом возрасте! «Поздно» — субъективная категория, мы сами определяем ее. Бабушка-диджей Mamy Rock начала играть в 69 и крутила пластинки до 84 лет. Роберт Маршан оставил велоспорт в 35 лет, а вернулся к нему в 68. Сейчас гонщику 107, и в феврале он финишировал в гонке на 4 км, хотя врачи уже не велят.
Англичане — вот кто знает толк в хобби. У них потребность в увлечении впитана с молоком идеологии. Инженер, адвокат, предприниматель, ученый в раннем индустриальном капиталистическом обществе не должен был ограничивать свою жизнь работой, иначе ее качество снизилось бы.
Учителя и чиновники XIX века это хорошо понимали и поощряли увлечения за рамками работы. Садоводство, коллекционирование, футбол, рыбалка, езда на лошади, гольф, бёрдвотчинг — «национальные» английские разновидности хобби, насчитывающие сотни лет. «Я начал с удовольствием следить за жизнью птиц и в своей простоте удивлялся, как это каждый джентльмен не делается орнитологом», — писал англичанин Чарлз Дарвин 150 лет назад.
Должно ли хобби приносить деньги? Хотя бы со временем, чтобы оправдать вложенные ресурсы? Оно может это делать, но не должно. Хобби — не шабашка, и если вы на старте не планировали монетизировать увлечение, то не сокрушайтесь его бессребреничеству. Фраза «лучшая работа — высокооплачиваемое хобби» верна отчасти: кроме работы должно быть что-то еще. И выгода может быть не в деньгах, а в творческой реализации, душевном равновесии, общении.
Если увлечение не приносит денег, а забирает их в большом количестве и вообще больше похоже на детскую забаву, то вы «кидалт» .
И это тоже нормально.
Как хобби помогает в работе и бизнесе
Психолог Лев Выготский выделял в связи обучения и психического развития ребенка зоны актуального и ближайшего развития. Первое — то, что он уже может сам. Второе — то, что он делает с помощью взрослого. «Зону ближайшего развития <…> можно назвать почками развития, цветами, то есть тем, что только созревает».
Хобби в этом отношении выступает как испытательный плацдарм, тренировочная площадка для отработки навыков и черт, которые проявятся в работе. Последовательность именно такая: из хобби — в работу/бизнес. Увлечения подкрепляют актуальные черты характера (мы не станем заниматься тем, что нам чуждо) и развивают их.
Один из моих клиентов делает классный софт для компаний с «полевыми» сотрудниками. Ниша непростая, есть конкуренты, нужно крутиться. В этом ему помогают принципы, усвоенные на рыбалке: «Я ловлю судака. И если не клюет, я не буду стоять на месте и ждать.
Я буду менять место, пока не поймаю или пока не стемнеет. Такой я и в бизнесе: не стану тратить время на того, кому не интересно мое предложение, пойду дальше искать своего клиента — и найду». Это правильная, проактивная, а не реактивная позиция. Он усвоил ее благодаря избирательности судака и капризам погоды и применил в бизнесе.
Насколько прогрессировать в хобби — индивидуальный вопрос. Один всю жизнь ловит рыбу на поплавочную удочку и вполне счастлив, а для другого это первая ступень. Мой друг детства — повар. С кухней он у меня ассоциируется мало — в первую очередь с рыбалкой. В школе мы ловили ротанов на канаве. Потом он учил меня забрасывать спиннинг и проводить блесну. На этом моя рыбацкая история закончилась, а он развивался в навыках, снастях и приманках: донки, проводка, нахлыст, воблеры, мушки… Желание расти, бросать дальше и нырять глубже помогает ему в работе. Он начинал с витаминного салата в обычной столовке, а теперь шеф-повар японской кухни. И да, он подводный охотник, ловит большую рыбу с ружьем на глубине.
Отдельная тема — спортивное хобби. Как правило, люди, которые бегают марафоны, участвуют в триатлонах и носят черные пояса на кимоно, не сдаются и не сходят с дистанции. Они сильные конкуренты, играют вдолгую, побеждая себя и других.
«Если уж тратить годы, так хотя бы интересно и полноценно, имея какую-то цель, а не блуждая в тумане. И, как мне кажется, бег может здорово в этом помочь. Нужно достичь своего индивидуального предела — в этом суть бега», — говорит марафонец Харуки Мураками, более известный как писатель. Он убежден, что если мы и должны кого-то победить в беге на длинные дистанции, так это прежних самих себя.
Джеймс Дайсон, основатель компании Dyson, на беговой дорожке пришел к выводу, что максимум усилий нужно прилагать как раз в тот момент, когда тебе труднее всего. «Именно когда наваливается усталость, следует ускориться. Это можно применить в любых областях жизни».
Марк Цукерберг — систематичный «сканер».
Каждый год он выбирает новое хобби, которое за 365 дней расширит его кругозор. «В прошлом году я учил китайский. Этот опыт принес мне много смирения», — делился Марк.
Илон Маск — фанат бондианы и шпионских изобретений агентов 007. У него в гараже стоит Lotus Esprit, который в кино про Бонда превращается в подлодку. Теперь понятен его достойный, но неожиданный план сделать мини-субмарину и спасти детей из затопленной таиландской пещеры.
Лев Толстой пахал землю плугом. Это помогало ему, барину, быть ближе к простому люду, в том числе о котором он писал. Возможно, по этой же причине Иван Грозный любил звонить в колокола.
Что же делать?
Дерзайте, наслаждайтесь процессом и результатом. Учитесь этому у детей: они с радостью пробуют новое и не боятся выглядеть нелепо. Пусть жизненный опыт не сковывает вашу непосредственность и любознательность.
И не обманывайте себя тем, что у вас нет времени.
Уоррен Баффетт много лет играет на укулеле и даже выступает на сцене. Если у него есть время на гавайскую гитару, у вас оно точно найдется — на что-то свое.
https://megaplan.ru/blog/management/kak-hobbi-pomogaet-v-rabote-i-biznese/
Кот Шредингера жив или мертв? » Научная азбука
Самый известный кот в истории физики — это, несомненно, кот Шредингера. Я уверен, что вы слышали об этом! Однако вы можете не знать, почему этот знаменитый кот так важен. Хотите знать, почему это так важно для Шелдона Купера? Что ж, ответы на ваши вопросы прямо здесь!
Во-первых, кошка участвовала не в традиционном эксперименте как таковом, а скорее в мысленном эксперименте. Его цель состояла в том, чтобы продемонстрировать парадокс между ньютоновской вселенной и квантовой механикой, но без фактического зомбирования каких-либо реальных котят.Так что нет, Шредингер не был каким-то сумасшедшим ученым, пытающим кота… он был фактически одним из отцов-основателей квантовой физики.
Рекомендуемое видео для вас:
ИСТОРИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ
Вы спросите, что это за «квантовая механика»? Проще говоря, это область физики, которая пытается понять вселенную посредством изучения субатомных частиц. Звучит просто? Жаль вас разочаровывать, но нет, это не так. Квантовая механика — это подземный мир физики, где все идет наперекосяк, «универсальные» законы не действуют и ничто не имеет смысла.
К концу 19 века ученые самоуверенно заявляли, что все, что можно было узнать о физическом мире, открыто и что не осталось ничего, что нужно было бы понять. Несколько десятилетий спустя появился Эйнштейн, а также квантовые физики, такие как Нильс Бор, Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер, и они проделали большую брешь в нашем понимании физического мира. 1920-е годы были смутным временем для ученых. Вся новая атомная и субатомная наука оставила у них неприятный осадок во рту, и вы не можете их винить.Квантовая механика невероятно загадочна!
СУПЕРПОЗИЦИЯ
Один особенно ошеломляющий принцип квантового царства — принцип суперпозиции.
Эта концепция предполагает, что квантовая частица может находиться в нескольких состояниях одновременно, совершенно неразличимых, пока ее не наблюдают. Идея настолько нелепа, что большинство людей не могут понять принцип. Эта причудливая концепция приводит ко второму правилу квантовой механики: когда мы измеряем или наблюдаем определенное свойство, квантовый объект должен выбрать одно состояние из множества вероятных состояний , чтобы мы могли его наблюдать.
Запутались? Представьте, что перед вами две двери. Вы должны выбрать между двумя. В любой момент времени вы можете находиться только в любой из дверей. Это ты ведешь себя как частица. А теперь представьте, что вода заливает эти две двери. Вода будет просачиваться в обе двери одновременно. Субатомная частица подобна водной волне, просачивающейся в обе двери. ОДНАКО, в тот момент , когда вы наблюдаете за субатомной частицей, она перестает вести себя как волна и снова ведет себя как вы, частица, вошедшая только в одну дверь.
Да, субатомные частицы — подлые маленькие зверюшки…
По сути, если вы поместите два совершенно одинаковых атома в два ящика с одинаковой средой, когда вы откроете эти два ящика, вы должны получить одинаковый результат, верно? Неа. Нисколько. Этот результат не потому, что эксперимент пошел не так, как надо; вместо этого это потому, что даже если атомы в точности одинаковы, когда их не наблюдают, простой акт измерения изменит результат.
Это свойство суперпозиции ошеломило ученых 1920-х годов и до сих пор сбивает с толку многих людей, но Шредингер пришел на помощь многим сбитым с толку ученым своим теперь уже легендарным мысленным экспериментом!
КОШКА: ЖИВ МЕРТВ?
Он предложил мысленный эксперимент, в котором кошка находится в ловушке в коробке с колбой с ядом под молотком, прикрепленным к счетчику Гейгера, и некоторым радиоактивным материалом, который имеет 50-процентную вероятность распада (Примечание: счетчики Гейгера измеряют радиоактивность).
.Если материал разлагался, счетчик Гейгера заставлял молоток падать на колбу с ядом, тем самым убивая кошку выделившимися ядовитыми парами. Если бы материал не разлагался, кошка продолжала бы жить, но сторонний наблюдатель не имел бы представления о результате. Теперь суперпозиция будет диктовать, что радиоактивный материал и распадается, и не распадается одновременно. Только после наблюдения за содержимым коробки можно было установить, был ли результат тем или иным.Поскольку кошка напрямую связана с субатомными частицами в радиоактивном материале, мы бы сказали, что до наблюдения кошка и жива, и мертва.
Вот в чем проблема. Кошка не может быть одновременно живой и мертвой. Кошка должна быть одна из других. Таким образом, Шредингер своим мысленным экспериментом поднял парадокс между квантом и макросом. Нам легко предположить, что субатомный объект может быть и частицей, и волной, может вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки, может распадаться и не распадаться одновременно.
Однако, когда вы сопоставляете его с ньютоновским миром, в котором мы живем, возникает резкое противоречие.
Если у вас все еще кружится голова из-за этой идеи, не волнуйтесь, вы не одиноки! Сам Шредингер терпеть не мог идею суперпозиции и разработал этот эксперимент только для того, чтобы доказать свою точку зрения относительно его абсурдности.
Почему каждое подбрасывание монеты может быть котом Шредингера — настолько романтичные факты
Изображение кота Шредингера: Википедия Во время недавней конференции о космических границах Калифорнийского университета в Дэвисе профессор Андреас Альбрехт сделал провокационное заявление: «Каждый
Броуновское движение — это кот Шредингера.Технически это было частью более широкой дискуссии о последствиях для мультивселенной, содержащейся в различных моделях инфляции в ранней Вселенной, основанной, в свою очередь, на недавней технической статье. Но красочная формулировка Альбрехта побудила меня к более глубоким размышлениям.
расхожее мнение о разнице между классическим и
квантовые вероятности. Потому что на самом деле он говорит, что все
классические вероятности возникают из квантовых вероятностей.
связь между микроскопическим квантовым миром и макроскопическим
классический мир можно увидеть в броуновском движении, случайном дрожании
движения мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе.Это становится
его название с 19 века
ботаник Роберт Браун, который заметил [pdf], что пыльцевые зерна, плавающие в воде под микроскопом, кажутся
двигаться произвольно по собственной воле. Это потому, что пыльца
в 250 000 раз больше, чем молекулы воды, которые качаются из
тепловое движение. Хоть их и не видно невооруженным глазом,
они постоянно сталкиваются с более крупными пыльцевыми зернами,
со всех сторон. Вы могли бы подумать, что все эти столкновения отменятся
в конце концов, но поскольку они случайны, всегда есть крошечные
дисбалансов в любой момент времени — чуть больше молекул толкает
зерна вправо, чем влево.
Это имеет значение для вероятностных прогнозов. Классически говоря, если вы подбросите монетку, вы скажете, что шансы на это 50/50 выпадет орел или решка просто потому, что у вас недостаточно информация о многих факторах, которые могли повлиять на его посадку положение – скорость вращения, высота, легкий порыв ветра. В принцип, вы всегда можете получить больше информации, чтобы уточнить прогноз, чтобы он был более точным. Классическая вероятность способ количественной оценки нашего невежества, если хотите.Кроме того, вы знай, что с одной стороны точно решка, а с другой точно решка до того, как монета приземлится. Так что вероятность того, что это будут и орлом, и решкой одновременно.
Квант
физика принципиально другая: Больше информации нет
приобретать сверх заявленной вероятности. В квантовом мире,
вещи могут витать в нечетком туманном облаке вероятности, что
охватывает все потенциальные состояния: головы
и хвосты, частица и волна.
Вещи становятся определенными только тогда, когда наблюдение заставляет их установить
на конкретный исход.
Технически монета существует в
неопределенное состояние орла и решки, пока он не приземлится.
Но было бы глупо думать, что это применимо к макромасштабному миру повседневная жизнь, да? В этом весь смысл Шрёдингера. кошка, знаменитый мысленный эксперимент, придуманный Эрвином Шредингером для иллюстрируют абсурдность квантовой реальности. Я позволю Шелдону Купер из Теория большого взрыва объяснить:
почему заявление Альбрехта привлекло мое внимание: он утверждает, что
этот вид квантовой вероятности работает в любом масштабе, от простого
подбрасывание монеты для предсказания погоды.Альбрехт и его Калифорнийский университет в Дэвисе
соавтор, Дэниел Филлипс, использовал аналогию с бильярдным шаром для
иллюстрируют это — или, скорее, молекулы газа, которые сталкиваются с
друг друга, как бильярдные шары. Они показывают, что неопределенность
такая система увеличивается с каждым столкновением, и когда это
неопределенность становится достаточно большой, это квантовые эффекты, которые становятся
доминирующий фактор в результате — не классическая механика.
Размер имеет значение, когда речь идет о количестве столкновений, необходимых для достижения этого порог.Для настоящей игры в бильярд требуется всего восемь столкновения между бильярдными шарами для квантовой неопределенности доминировать; требуется 25, если мы говорим о бамперных машинах. Но это Достаточно одного столкновения молекул воды или воздуха, чтобы сделать неопределенность достаточно большой, чтобы то, что происходит в квантовый уровень влияет на макромасштабные свойства системы.
Это своего рода хаотическая система, в которой крошечные колебания в квантовая шкала — эквивалент взмаха крыльев бабочки, скажем, в Африке — усиливаются за счет бесчисленных молекулярных взаимодействий, до тех пор, пока они коллективно не смогут повлиять на макромасштаб — пресловутый торнадо в Канзасе.Следовательно, подбрасывание монеты является вероятностным эквивалентом кота Шрёдингера: конечное состояние нельзя предсказать до тех пор, пока оно не будет перевернуто.
«Это
очень вероятно, что все серьезные вероятности, будь то приземление монеты
хедз-ап или ребенок женского пола, являются проявлениями квантовой
случайности», — сказал философ из лондонского Королевского колледжа Дэвид Папино в Physics World , когда
спросил о работе Альбрехта и Филлипса.
«Действительно, у нас есть устройства, такие как счетчики Гейгера, которые показывают, насколько
результаты часто вызваны случайными микрособытиями.
Итак, если «все успешные применения вероятности для описания природы можно проследить до квантовых истоков», как утверждают Альбрехт и Филлипс. поддерживать, это означает, что даже когда мы думаем, что используем классический вероятности, в глубине души это действительно квантовый мир, вызывающий выстрелы. Мы открываем коробку с котом Шрёдингера каждый раз, когда подбросить монетку или проверить погоду, а также бесчисленное множество других раз во время ежедневно.
Дженнифер Уэллетт — научный писатель и автор книги «Дневники исчисления» и предстоящей публикации «Я, я и почему: в поисках науки о себе» .Подпишитесь на нее в Twitter @JenLucPiquant.
Classici Stranieri – бесплатная, юридическая и бесплатная мультимедийная библиотека. Всеобщее солнце! Мы не Либер, мы свободны.
422 всего просмотров, 12 просмотров сегодня
422 всего просмотров, 12 просмотров сегодня Статическая Википедия: Итальяно – Английский – Французский – Испанский – Тедеско – Португальский – Оландский – Полакко – Руссо – Турко – Шведский – […]
Continua a leggere440 всего просмотров
440 всего просмотров Sono in linea le edizioni 2008 della Static Wikipedia (только текст, niente immagini) на африкаанс и суахили.
Potete trovarle ai seguenti indirizzi: https://www.classicistranieri.com/af/ […]
1 329 всего просмотров, 8 просмотров сегодня
1 329 всего просмотров, 8 просмотров сегодня Continua a leggere
327 всего просмотров
327 всего просмотров от: BBC News Фотография Стива Лиддьярда маяка Уайтфорд-Пойнт на полуострове Гауэр была названа абсолютным победителем.
Continua a leggere316 всего просмотров
316 всего просмотров от: BBC News Осман Кавала не был осужден, но его задержание поставило турецкого лидера на путь столкновения.
Continua a leggere294 всего просмотров
294 всего просмотров Создавая свой сериал о Битлз Get Back, режиссер узнал о разочаровании ливерпульской четверки.
282 всего просмотров
282 всего просмотров Газеты, опубликованные в четверг, сообщают о гибели 27 человек, направлявшихся в Великобританию через Ла-Манш.
Continua a leggere286 всего просмотров
286 всего просмотров Футболист из Англии станет одним из семи традиционных приглашенных редакторов в праздничный период.
Continua a leggere294 всего просмотров
294 всего просмотров Группа коллег призывает правительство отменить Закон о бродяжничестве, который квалифицирует уголовным преступлением грубый сон или […]
Continua a leggere235 всего просмотров
235 всего просмотров Женщины на занятиях по крав-маге объясняют, почему в этом году они ходили на занятия по самообороне.
243 всего просмотров
243 всего просмотров Корреспондент Би-би-си Абдужалил Абдурасулов посещает восточную Украину, пока солдаты рассматривают военное присутствие России на соседней границе.
Continua a leggere268 всего просмотров
268 всего просмотров «Манчестер Сити» обыграл «Пари Сен-Жермен», и, поскольку Маурисио Почеттино изо всех сил пытается навязать свой стиль, разговоры о «Манчестер Юнайтед» не исчезнут, пишет […]
Continua a leggere261 всего просмотров
261 всего просмотров от: BBC News Португальские велосипедные заводы были очень загружены с апреля 2020 года, поскольку популярность велоспорта резко возросла.
Continua a leggere253 всего просмотров
253 всего просмотров Финал Кубка Дэвиса готов переместиться в Абу-Даби в рамках пятилетнего контракта, который должен быть проштампован […]
Continua a leggere251 всего просмотров
251 всего просмотров Десятилетия ужина Дэвида Р.
Чана в 8 000 китайских закусочных помогли ему узнать больше об Америке и о себе. из: BBC News
249 всего просмотров
249 всего просмотров. Матч разминки внутри сборной Англии против команды Ashes в Брисбене был прерван без подачи мяча в последний день из-за дождя.от: BBC […]
Continua a leggere310 всего просмотров, 2 просмотра сегодня
310 всего просмотров, 2 просмотра сегодня Ахмад Арбери погиб в результате «современного линчевания» — местные жители говорят, что призрак расизма присутствует всегда. из: BBC News
Continua a leggere238 всего просмотров
238 всего просмотров «Реал Мадрид» выходит в плей-офф Лиги чемпионов 25-й год подряд, одержав комфортную победу над тираспольским «Шерифом».из: BBC News
Continua a leggere266 всего просмотров
266 всего просмотров Энергетическая компания с 1,7 млн клиентов переведена на особую форму управления.
256 всего просмотров
256 всего просмотров Английскому футболу нужен независимый регулятор, чтобы остановить его «шатание от кризиса к кризису», — говорит председатель фанатского обзора […]
Continua a leggere118 119 всего просмотров, 18 просмотров сегодня
118 119 всего просмотров, 18 просмотров сегодня от: BBC News «Манчестер Сити» выходит в 1/8 финала Лиги чемпионов как победитель группы, выходя сзади […]
Continua a leggereКак большинство людей неправильно восприняли мысленный эксперимент с котом Шредингера
Квантовая механика — это любимый инструмент каждого голливудского писателя, с помощью которого он может делать то, что ему хочется в данный момент, независимо от того, имеет ли то, что он говорит или происходит, какое-либо отдаленное отношение к реальности этого отрасль науки и, ну, реальность.
За пределами масс это настолько НЕ понятно, что даже такие, как Ричард Фейнман, один из величайших физиков-теоретиков, сказал (вероятно, шутя), что никто не понял тему. И тем не менее, многие будут использовать примеры, чтобы объяснить это, и, вероятно, нет примера, который используется чаще, чем кот Шредингера… но не делайте этого сами, потому что есть вероятность, что вы упускаете из виду то, что задумал Шредингер.
Для непосвященных, если вкратце иронически упростить, квантовая механика — это изучение всего в очень малых масштабах, включая изучение элементарных частиц, таких как те, которые составляют атом.Область квантовой механики в значительной степени вероятностная, учитывая, что вещи, которые кажутся такими простыми в классической физике, такие как одновременное знание положения и импульса макроскопических объектов, невозможно в масштабах атома или меньше. Таким образом, квантовая механика имеет дело с состояниями суперпозиции, когда частица может находиться более чем в одном состоянии одновременно, прежде чем она будет вынуждена коллапсировать при наблюдении.
Как вы можете себе представить, эту таблетку не так просто проглотить, и в зачаточном состоянии этой области физики все изо всех сил пытались получить немного воды быстро.Было опубликовано множество предложенных различных решений, объясняющих отсутствие детерминированной природы у этих очень маленьких частиц, но никто не смог предложить общепринятого решения. Многие физики на самом деле довольствуются тем, что имеют дело с вероятностным беспорядком, поскольку до сих пор это работало. Альберта Эйнштейна среди них не было. Поэтому он вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном опубликовал в 1935 году статью под названием «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?» , где утверждалось, что квантовая физика неполна из-за парадоксов, которые она может создавать без какого-либо дополнительного контекста.В качестве примера они упомянули в статье проблему квантовой запутанности; феномен того, как состояние одной частицы может влиять на другую, даже если они разделены, независимо от расстояния, но это влияние будет мгновенным.
Согласно Эйнштейну, это означало бы, что информация будет распространяться с бесконечной скоростью, тем самым нарушая одну из самых фундаментальных констант физики; скорость света. В 1964 году Джон Стюарт Белл предложил решение парадокса, и более поздние эксперименты подтвердили эти выводы, но во время статьи Эйнштейна другой физик не был впечатлен последствиями, которые привнесла квантовая неопределенность, и тем, что кем-то был Эрвин Шредингер. .
Родившийся в Австрии в 1887 году, Эрвин Шредингер был не только успешным физиком, но и внес значительный вклад в квантовую механику, и одним из таких вкладов стал
Уравнение Шредингера, которое используется для описания волновой функции системы, инструмент, который в конечном итоге принес ему Нобелевскую премию по физике, которую он разделил с Полом Адрианом Морисом Дираком. Учитывая, что его карьера так широко была посвящена квантовой механике, вы можете задаться вопросом; как он мог скептически относиться к описанию природы квантовой механикой?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо погрузиться в разговоры Шрёдингера и Эйнштейна на протяжении многих лет.
Учитывая их общий скептицизм по поводу квантовой неопределенности, они обменивались письмами по этой теме, и в одном из этих писем он предлагал пример, который на данный момент всем хорошо известен:
Представьте кота внутри стального ящика, внутри у кота есть устройство; Счетчик Гейгера (устройство для измерения радиации) отслеживает небольшое количество радиоактивного вещества с вероятностью 50%, что один из атомов распадется в течение следующего часа (конечно, с вероятностью 50%, что ни один атом не распадется).Если один из атомов распадется, его обнаружит счетчик Гейгера, который даст сигнал устройству выпустить цианистый водород.
Учитывая расплывчатую природу квантовой механики, до тех пор, пока ее не измерят или не наблюдают, система не была вынуждена коллапсировать в одно из двух состояний (атом распадается или не распадается), поэтому кошка в равной степени мертва и жива одновременно. как атом распался или не распался, так как здоровье кошки зависит от упомянутого атома.
Спусковым крючком, который заставит атом, а затем и кошку, перейти в одно из двух возможных состояний, является физик (надеюсь, не владелец кошки), который откроет дверцу ящика и сам посмотрит через час после начала эксперимента.
Видите ли, проблема физиков с квантовой механикой заключалась в том, что никто не знал, где заканчиваются ее вероятностные эффекты. Почему жизнь или смерть кошки должны зависеть от нашего наблюдения? Какое дело системе, наблюдаем мы за ней или нет? Разве кошка не наблюдает яд? Кто наблюдает за физиком, наблюдающим за тем, что находится внутри коробки? Насколько велики могут быть эти вероятностные эффекты? Если у него есть предел в своем масштабе, насколько он велик? Как система может быть независимой и суперпозиционной до нашего наблюдения, но тогда ее состояние может быть определено только после того, как мы ее наблюдаем? Это сложно объяснить, потому что в относительных макроскопических терминах повседневные объекты не находятся в нескольких состояниях, пока с ними не взаимодействует наблюдатель.
Поэтому нелогично, что до открытия коробки кошка мертва и жива одновременно, и только до тех пор, пока вы не откроете коробку, кошка задним числом мертва, если наблюдается такой результат. Это имело в виду прямую критику копенгагенской интерпретации.
Эйнштейн полностью согласен с последствиями этого сценария. При усилении его эффектов становится очень трудно определить ситуацию относительно того, что является детерминированным, а что вероятностным. Об этом говорится в письме, отправленном Шрёдингеру в 1950 году:
.Эта интерпретация (что квантовая механика есть полное описание реальности) однако самым изящным образом опровергается вашей системой радиоактивный атом + счетчик Гейгера + усилитель + заряд пороха + кот в ящике, в котором пси -Функция системы содержит кота как живого, так и разорванного на куски.Должно ли состояние кота создаваться только тогда, когда физик исследует ситуацию в какой-то определенный момент времени? Никто на самом деле не сомневается, что присутствие или отсутствие кошки есть нечто независимое от акта наблюдения.
Но тогда описание с помощью пси-функции конечно неполное… Надо сказать, что именно Эйнштейн заменил порох цианидом в качестве средства гипотетической жестокости к животным.
Естественно, мысленный эксперимент либо неправильно цитируется, либо даже иногда искажается, чтобы доказать что-то совершенно не связанное с физикой.Самое легкое заблуждение относительно мысленного эксперимента состоит в том, что Шредингер серьезно относился к этому эксперименту и что «его можно было провести». В этот момент вы могли догадаться, что он не воспринимал эту концепцию всерьез, а скорее высмеивал возможности, которые подразумевала квантовая неопределенность.
Еще одно заблуждение – излюбленное философами и людьми, которые хотят придать мистический характер этому мысленному эксперименту. Для них «наблюдатель» определяется как фактический «очевидец», так сказать; сознательное существо или личность.Обычно это разветвляется на очень целостную связь сознания и квантовой механики, чтобы придать мистическим философиям некоторую достоверность.
Одной из известных теорий является интерпретация фон Неймана-Вигнера, которая утверждает, что сознание необходимо для коллапса волновой функции. Однако следует отметить, что Шредингер, вероятно, имел в виду, что либо наблюдатель может быть сознательным наблюдателем, либо нет. Это может быть что-то, что просто измеряет или взаимодействует с системой. Таким образом, его философский охват, вероятно, не обязательно должен был говорить о сознательных существах или даже указывать на то, что сознательный наблюдатель не нужен.Физики склонны принижать роль сознательного актора в модели, поскольку для них вселенной нет дела до вашей интерпретации.
Очень упрощенная интерпретация заключалась в том, что Шредингер высмеивал или полностью отвергал квантовую механику. Но зная, что он установил очень известные формулы и что все знали, что квантовая механика работает, это совсем не так. Он просто утверждал, что вместо того, чтобы интерпретировать квантовую механику как законченную теорию, основанную на вероятности, мы можем просто не знать, как работают настоящие механизмы, лежащие в ее основе.
Как отметил научный руководитель Филип Болл, Эрвин Шрёдингер не имел в виду, что квантовая физика неприменима к повседневным макроскопическим объектам. Мы уже знаем об этом, но скорее используем этот пример как абсурдный, преувеличенный способ показать, что расширение границ того, что можно было бы считать «квантовыми объектами», может привести к парадоксам, которые нелегко разрешить.
Конечно, это не остановило людей от попыток. Например, у нас есть реляционная интерпретация, утверждающая, что наблюдателем может быть что угодно, причем каждый имеет свою собственную версию, одинаково верную: если кошка была отравлена, она наблюдала, как рушится система, но, поскольку физик не заглянул внутрь коробки, система находится для него в суперпозиции, пока он не получит больше информации о ней, открыв коробку.
Существует также многомировая интерпретация Хью Эверетта, где говорится, что любое измерение, заставляющее систему коллапсировать в одно из двух суперпозиционных состояний, расщепит реальность на две части; оба одинаково реальны, и все же ни один из них не может взаимодействовать друг с другом.
Это означает, что коллапса никогда не было: если вы открываете коробку, а кот все еще жив, он всегда должен был быть живым… в вашей реальности, но теперь есть другая вселенная, где вас арестовывают по обвинению в жестоком обращении с животными.
Что касается Нильса Бора, главного антагониста Альберта Эйнштейна по этой теме, загадка вовсе не была загадкой. Он не думал, что наблюдатель напрямую вызвал коллапс, он просто измерил его. Для него первым наблюдателем был счетчик Гейгера. Можно сказать, что для Бора ничего нестандартного для получения результата не требовалось.
Было предложено гораздо больше решений парадокса, в то же время показывая только, насколько сложно его решить. Ни один из них не предложил удовлетворительного вывода для всех.Вероятно, поэтому Эрвин Шредингер не был большим любителем говорить о вероятности в квантовой механике, заявляя:
Я не сторонник теории вероятностей, я возненавидел ее с первого момента, когда наш дорогой друг Макс Борн ее породил.
Ибо было видно, как легко и просто он сделал все, в принципе, все отгладил и истинные проблемы скрыл. Если вам понравилась эта статья, вам также может понравиться наш новый популярный подкаст The BrainFood Show (iTunes, Spotify, Google Play Music, Feed), а также:
Развернуть для ссылокОберните голову экспериментом с котом Шредингера менее чем за 2 минуты
Изучение квантовой физики немного похоже на попытку интерпретировать шекспировского Гамлета — если вдруг все обретает смысл, и вы думаете, что наконец-то разобрались, вы, вероятно, понимаете меньше, чем парень, сидящий рядом с вами с головой в руках.
Но, несмотря на то, что некоторые понятия в физике по своей сути непостижимы, всегда есть возможность лучше понять основы. Вы можете подумать, что знаете историю о коте Шредингера изнутри, но не могли бы вы объяснить ее своему 10-летнему племяннику так, чтобы он действительно понял?
Если ваш ответ “нет” или “Подождите, это что, кошка не может решить, хочет она пива или нет?” это видео MinutePhysics для вас.
По сути, мысленный эксперимент, придуманный австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году, выглядит следующим образом: вы кладете кошку в коробку с боевой взрывчаткой, которая имеет шанс взорваться 50/50, как только вы закроете крышку.Для наших целей это волшебная взрывобезопасная коробка, которая не выдает никаких признаков того, что на самом деле произошло внутри.
Последний пункт является ключевым — дело в том, что судьба кота вам неизвестна, пока вы не откроете коробку. Другими словами, пока вы не откроете коробку, кот находится в двух состояниях одновременно — мертвый или живой.
Звучит просто, правда? Нет, начни сначала, ты только что сделал Гамлета . Что сложного в этом гипотетическом сценарии, так это то, что пока мы держим крышку коробки закрытой, кошка находится в так называемом состоянии суперпозиции — она одновременно мертва и жива, потому что она должна быть единым целым, а не может. быть ни тем, ни другим.
Как только мы открываем коробку, «Наш акт поиска заставляет природу решать», — говорит Генри в видео выше.
«Значит, наше любопытство убивает кошку».
Но постойте, я слышу, как вы говорите, что мы, глядя в коробку, не можем изменить реальность того, что уже произошло в коробке – природа уже приняла такое решение. Точно – вышесказанное только с нашей точки зрения, а как насчет точки зрения кошки?
Как поясняется в видео, поскольку кошка действительно может видеть, что происходит внутри коробки, ее опыт связан с результатом эксперимента, и именно наше наблюдение за экспериментом заставляет природу «коллапсировать» в тот или иной вариант. .Реальность может заключаться в том, что есть только один реальный вариант, но пока мы не наблюдаем эту реальность, остаются два варианта.
Такое мышление имеет большое значение для нашего места во Вселенной.
Почему? Что ж, если вы сделаете шаг назад от сценария, в котором вы смотрите на коробку с живым котом внутри и на коробку с мертвым котом внутри, и подумаете о том, как кто-то смотрит на вас, глядя на коробку, все становится все намного сложнее.
Если вы смотрите внутрь коробки и сводите две возможности в одну реальность, кто смотрит на вас, чтобы сделать ваш акт открывания коробки реальностью?
Нет, мы не говорим о Боге, но это один из самых больших, самых запутанных вопросов в физике, и одно из объяснений может заключаться в том, что существуют бесконечные параллельные вселенные, которые удовлетворяют каждому возможному варианту для каждого возможного сценария.
Посмотрите видео MinutePhysics выше, чтобы увидеть, как все это объясняется менее чем за 2 минуты, и как только вы закончите, обдумайте аналогичную головоломку — если Вселенная расширяется, во что она расширяется?
Уравнение, кошка и философия – журнал молодых ученых
Арпан Дей
Рисунок 1: Эрвин Шредингер.
12 августа 1887 года родился человек, который произвел революцию не только в области физики, но и в биологии.
С самого раннего возраста Эрвин Шредингер проявлял огромный талант к математике и физике. Он также интересовался поэзией и философией.
В Венском университете Шредингер познакомился со многими талантливыми физиками, в том числе с преемником Людвига Больцмана Фрицем Хазенёрлем и Францем Экснером. Шрёдингер освоил концепцию собственных значений в сплошных средах и много экспериментировал. Во время своего пребывания в Цюрихском университете Шредингер опубликовал множество статей по термодинамике.Однако его величайшее достижение было еще впереди.
Эрвину Шредингеру не нравилась старая квантовая теория Нильса Бора. Как подсказывает его опыт работы с проблемами собственных значений, он считал, что атомные спектры должны определяться какой-то проблемой собственных значений.
Он придумал уравнение, которое можно использовать для определения энергетических состояний атома. Уравнение описывает оператор Гамильтона, который при работе с абстрактной математической функцией, называемой волновой функцией, в результате производит энергию.
Энергия здесь является собственным значением. Зависимая от времени версия уравнения Шредингера также связывает гамильтониан со временем. Это уравнение принесло ему в 1933 году Нобелевскую премию по физике вместе с Полем Дираком .
Рисунок 2: Уравнение Шрёдингера.
Уравнение было революционным, поскольку оно решило одну из величайших проблем квантово-механической модели атома. Шрёдингеру не нравилась гейзенберговская формулировка квантовой механики — матричной механики — поскольку в ней не было наглядности и она была в основном математической.Шредингер был вдохновлен идеей де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме. Решение уравнения Шредингера — это волна, описывающая квантовые аспекты системы. Физическая интерпретация этой волны остается одной из величайших философских проблем современной физики.
Решение уравнения Шредингера – волновую функцию системы можно с помощью анализа Фурье заменить бесконечным рядом волновых функций отдельных состояний, которые являются естественными гармониками друг друга.
Волны замещения описывают отдельные состояния квантовой системы, а их амплитуды определяют относительную важность этого конкретного состояния для всей системы.
Уравнение Шредингера было повсеместно признано одним из величайших достижений науки двадцатого века, включающим в себя большую часть физики и, в принципе, всю химию.
Позже Макс Борн обнаружил, что в атоме квадрат волновой функции дает вероятность нахождения электрона в этой области.Это заменило четко определенные орбиты в атоме понятием орбиталей. Также были открыты новые концепции, такие как гибридизация. Химия, физика и наука уже никогда не будут прежними.
Теория Шредингера, известная как волновая механика, также дала полное описание спектральных линий атома водорода. (Однако решение уравнения Шредингера для атомов элементов с более высокими атомными номерами чрезвычайно сложно.)
Было широко признано, что материя обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами.Однако вскоре Шредингер начал подозревать эту точку зрения.
Он хотел вернуться к классической идее волн. Он начал верить, что только волны могут описать все; частицы были бесполезны. Шредингер предположил, что частица — это просто группа волн с малыми размерами во всех направлениях. Однако Хендрик Лоренц указал, что эта волна будет распространяться со временем и не может описывать частицы.
К тому времени общепринятым было мнение, что квантовые состояния существуют в суперпозиции.Таким образом, квантовая механика сводит все к вероятности. Однако Шредингера это мнение не удовлетворило. Чтобы продемонстрировать абсурдность идеи, он провел мысленный эксперимент. Кошку кладут в ящик с радиоактивным материалом и бутылкой с ядом. Последний соединен с молотком, который, в свою очередь, соединен со счетчиком Гейгера (устройством, обнаруживающим радиоактивный распад). Он настроен так, что если радиоактивное вещество распадается, то молоток разбивает бутылку и высвобождает яд, тем самым убивая кошку.В противном случае кот живет. Поскольку радиоактивный распад является чисто вероятностным, квантовая механика предсказывает, что кошка должна жить в суперпозиции двух возможных состояний — мертвого и живого.
Как кошка может быть мертвой и живой одновременно? Это знаменитый кошачий парадокс Шредингера.
Хотя Шредингер считал, что этот мысленный эксперимент раз и навсегда опровергнет идею суперпозиции и вероятности, на самом деле он породил множество новых интерпретаций квантовой механики. Философские последствия этих интерпретаций остаются предметом интенсивных дискуссий.
Рисунок 3: Кошка Шредингера.
Это известно как проблема измерения в квантовой механике. Многомировая интерпретация Хью Эвертта утверждает, что, когда мы открываем коробку, чтобы посмотреть на кошку, мы сами запутываемся в системе. Одна из наших версий в этой вселенной может увидеть кошку живой, в то время как какая-то другая версия нас в какой-то параллельной вселенной может увидеть мертвую кошку. Бор, с другой стороны, считал, что волновая функция кошки коллапсирует из суперпозиции всех возможных состояний в единственное состояние при наблюдении.Но что считать наблюдением? Если нам нужно, чтобы наблюдатель существовал в отдельном состоянии, то существует ли высший наблюдатель или Бог? Трудно определить наблюдение и сознание с точки зрения физики.
Большинство из нас придерживается мнения, что сознание возникает в результате биологических взаимодействий в мозгу и что его лучше оставить биологии. Шредингер был, пожалуй, первым физиком, серьезно взявшимся за исследование сознания с точки зрения физических наук.Сознание, насколько нам известно, должно быть эмерджентным феноменом — возможным результатом, который может быть получен, когда так много частиц взаимодействуют по некоторому образцу. Шредингер тщательно исследовал это и опубликовал свои выводы в небольшой, но очень влиятельной книге.
Название книги — это вопрос, и этот вопрос — величайший вопрос, который когда-либо возникал перед человечеством. “Что такое жизнь?” Эта книга вдохновила Уотсона и Крика на работу над ДНК, которая изменила биологию и медицинские науки.
Рисунок 4: «Что такое жизнь?» по Шрёдингеру.
В своей книге Шредингер исследовал жизнь с точки зрения физики, энтропии и статистики. Он использовал квантовую теорию и квантовые скачки для объяснения мутаций и других биологических явлений.
Наконец, он закончил книгу эпилогом о детерминизме и свободе воли. В эпилоге Шредингер выдвинул свою философию единства. На Шредингера большое влияние оказали идеи таких философов, как Барух Спиноза и Артур Шопенгауэр.
— Таким образом, квантовая физика раскрывает основное единство Вселенной, — сказал он. Он считал, что существует только одно сознание, и мы разные проявления этого самого сознания. Он не имел в виду религию или суеверия. Такая точка зрения на самом деле возможна в соответствии с законами физики.
«Сознание никогда не переживается во множественном числе, только в единственном числе», — писал Шредингер. «Даже в патологических случаях расщепления сознания или раздвоения личности две личности чередуются, они никогда не проявляются одновременно.Во сне мы играем сразу несколько персонажей, но не без разбора: мы один из них; в нем мы действуем и говорим непосредственно, в то время как мы часто с нетерпением ждем ответа или реакции другого человека, не сознавая того, что мы управляем его движениями и его речью так же, как и своими собственными.
Как вообще возникает идея множественности? Сознание оказывается тесно связанным и зависимым от физического состояния ограниченной области материи, тела. Сейчас существует великое множество подобных органов.Следовательно, плюрализация сознания или умов кажется очень наводящей на размышления гипотезой… Единственная возможная альтернатива состоит в том, чтобы просто придерживаться непосредственного опыта, согласно которому сознание есть единственное число меньшего никогда не бывает, множественное число неизвестно; что есть только одна вещь, и даже в том, что кажется множеством, есть просто ряд различных личностных аспектов этой одной вещи… совершенно отличный от любого другого человека.Он называет это «я»… «Я» — это то основное вещество, на котором они [факты немногим больше, чем собрание единичных данных (опытов и воспоминаний), а именно холст…] собраны… промежуточный перерыв, нет смерти. И даже если бы искусному гипнотизеру удалось полностью стереть все ваши прежние воспоминания, вы бы не обнаружили, что он вас убил.
Ни в коем случае нельзя сожалеть о потере личного существования. И никогда не будет».
Согласно Шредингеру, сознание фундаментально и не может быть объяснено с точки зрения чего-либо еще.Философия единства Шредингера проявляется и в его цитате: «Мир дан мне только один раз, не один существующий, а один воспринимаемый. Субъект и объект только одно. Нельзя сказать, что барьер между ними разрушился в результате недавнего опыта физических наук, потому что этого барьера не существует».
Другим физиком, чьи взгляды были очень похожи на взгляды Шрёдингера, был Альберт Эйнштейн. Эйнштейн и Шредингер оба хотели найти единую теорию физики, не предполагая, что квантовая неопределенность верна.Эйнштейн провел последние три десятилетия своей жизни, пытаясь объединить гравитацию с электромагнетизмом. Шредингер работал над той же проблемой изолированно в Институте перспективных исследований в Дублине. Он переписывался с Эйнштейном, они поддерживали, а иногда и противостояли друг другу, и у обоих были отличные идеи по поводу объединения.
Однако ни одному из них не удалось достичь своей конечной цели.
Сегодня изучение теории хаоса и фрактальной геометрии предоставило нам новое понимание природы сознания, которое может быть эмерджентным феноменом.Шредингер много лет назад уже сформировал необычное для того времени представление о том, что жизнь одновременно и упорядочена, и сложна. Он видел в апериодичности источник особых качеств жизни. Цитируя Джеймса Глейка, «во времена Шрёдингера ни математика, ни физика не давали реальной поддержки этой идее. Не было инструментов для анализа нерегулярности как строительного блока жизни. Теперь эти инструменты существуют».
Schrödinger был исключительным во многих отношениях. Он был великим физиком и великим философом, ответственным за большую часть исследований, которые проводятся в физике сегодня.Он до сих пор живет среди нас, со своими идеями, своими открытиями — и, конечно же, в судьбе своего несчастного кота.
Каталожные номера
NobelPrize.
org. «Эрвин Шредингер – Биографический». https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/Schrödinger/biographical/
Джей Пи Макэвой и Оскар Сарате. «Введение в квантовую теорию: графическое руководство». Иконные книги. 2007.
Эрвин Шредингер. “Что такое жизнь?” Издательство Кембриджского университета. 1944.
Пол Халперн.«Игральные кости Эйнштейна и кот Шрёдингера». Основные книги. 2016.
Джеймс Глейк. «Хаос: создание новой науки». Книги викингов. 1987.
Ссылки на рисункиРисунок 1: Природа. https://media.nature.com/lw800/magazine-assets/d41586-018-06034-8/d41586-018-06034-8_16060838.jpg
Рисунок 2: Всемирный фестиваль науки. https://cdn.worldsciencefestival.com/wp-content/uploads/2018/02/WSF17_05_SHRODINGER_EQUATION_still.jpg
Рисунок 3: Moviesandscience.com. https://images.squarespace-cdn.com/content/v1/5cac90a4e5f7d1409ead718b/1555017037716-NR5M8YD3EIMO2HVCFSAL/ke17ZwdGBToddI8pDm48kKTIAX0grVpw3vwqgV5HcZdZw-zPPgdn4jUwVcJE1ZvWQUxwkmyExglNqGp0IvTJZamWLI2zvYWH8K3-s_4yszcp2ryTI0HqTOaaUohrI8PIiyI_Q9pEwVKWLwtUHmvtbn-ynGLNervndp8y21WEUq4KMshLAGzx4R3EDFOm1kBS/qm.
jpg
Рисунок 4: Википедия. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/59/Was_ist_Leben_%281%29-OG.JPG
Автор:
Арпан Дей
Знаменитый мысленный эксперимент с котом Шредингера возвращается к жизни в необычной анимации
Кот Шрёдингера — один из самых известных мысленных экспериментов в современной физике, созданный австрийским физиком Эрвином Шрёдингером ещё в 1935 году. The Telegraph резюмирует суть эксперимента следующим образом:
В гипотетическом эксперименте… кота помещают в запечатанный ящик вместе с радиоактивным образцом, счетчиком Гейгера и флаконом с ядом.
Если счетчик Гейгера обнаружит, что радиоактивный материал распался, он разобьет бутылку с ядом, и кошка погибнет.
Эксперимент был разработан, чтобы проиллюстрировать недостатки «копенгагенской интерпретации» квантовой механики, которая утверждает, что частица существует во всех состояниях одновременно, пока ее не наблюдают.
Если копенгагенская интерпретация предполагает, что радиоактивный материал мог одновременно распасться и не распасться в закрытой среде, то из этого следует, что кот тоже жив и мертв, пока ящик не откроется.
Канал Sixty Symbols Университета Ноттингема на YouTube дает более полное объяснение. Но с каким-либо дополнительным введением или без него вы можете посмотреть нестандартную анимацию выше, которая представляет собой происхождение оригинального эксперимента.Его создал Чавдар Йорданов для анимационного шоу в Лондоне.
Примечание. Более ранняя версия этого сообщения появилась на нашем сайте в начале прошлого года.