кот Шредингера
Кот Шредингера - это эксперимент по квантовой физике. Эрвин Шрёдингер предложил его в 1935 году, в ответ на копенгагенскую интерпретацию квантовой физики.
Шрёдингер писал:
Можно даже подстроить довольно нелепые дела. Кошка заперта в стальной камере вместе со следующим прибором (который должен быть защищен от прямого вмешательства кошки): в счетчике Гейгера есть крошечный кусочек радиоактивного вещества, настолько маленький, что, возможно, в течение часа распадается только один из атомов, но также, с одинаковой вероятностью, возможно, ни одного; если это происходит, то счетчик разряжается и через реле выпускает молоток, который разбивает небольшую колбу с синильной кислотой. Если оставить всю эту систему на час, можно сказать, что кошка все еще жива, если тем временем ни один атом не распался. Пси-функция всей системы выражается в том, что в ней живая и мертвая кошка (простите за выражение) смешана или размазана равными частями.
Типичным для таких случаев является то, что неопределенность, изначально ограниченная атомной областью, трансформируется в макроскопическую неопределенность, которая затем может быть разрешена прямым наблюдением. Это мешает нам столь наивно принять как действительную "размытую модель" для представления реальности. Сама по себе она не будет воплощать ничего неясного или противоречивого. Есть разница между трясущейся или неаккуратной фотографией и снимком облаков и тумана.
- Эрвин Шрёдингер, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Нынешняя ситуация в квантовой механике), Naturwissenschaften
(переведено Джоном Д. Триммером в сборнике трудов Американского философского общества)
Проще говоря, Шрёдингер заявил, что если вы положите кошку и что-то, что может убить кошку (радиоактивный атом) в коробку и запечатаете ее, вы не узнаете, была ли кошка мертва или жива, пока не откроете коробку, так что до тех пор, пока коробка не откроется, кошка будет (в некотором смысле) и "мертва и жива". Это используется для представления того, как работает научная теория. Никто не знает, если любая научная теория правильна или неправильна до тех пор, пока сказанная теория не может быть испытана и доказана.
Физику можно разделить на два типа: классическая физика и квантовая механика. Классическая физика объясняет большинство физических взаимодействий, например, почему мяч отскакивает при падении. Она также может быть использована для предсказания физических взаимодействий, например, что произойдет, когда вы уроните мяч. Однако есть некоторые физические взаимодействия, которые она не объясняет; например, как свет может превратиться в электричество. Квантовая механика предоставляет физикам способ объяснить, почему такие вещи происходят.
Копенгагенская интерпретация используется для объяснения того, что происходит с малейшей частью атома (суб-атомной частицей), не глядя на нее (наблюдая за ней или измеряя ее). Математика используется для того, чтобы показать, насколько вероятно, что что-то произойдет с частицей. Частица может быть описано как 50% вероятности быть в одном месте в одно время, или 50% вероятности быть в одном месте в другое время. Это также может быть выражено в виде диаграммы (или формы волны). Это очень удобно при выполнении расчетов по квантовой физике.
Однако единственный способ быть на 100% уверенным в том, где находится частица, - это наблюдать за ней. До тех пор, пока вы не увидите ее, в Копенгагенской интерпретации сказано, что частица находится там, а не там. Только когда ты наблюдаешь частицу, ты знаешь, есть она там или нет.
Хотя в квантовой физике это имеет смысл, в классической (реальной) физике это не имеет смысла.
Шрёдингер хотел показать, что такое мышление о квантовой механике привело бы к абсурдным ситуациям. Он разработал мыслительный эксперимент.
Кошку помещают в комнату, отделенную от внешнего мира.
Счетчик Гейгера, который подсчитывает количество радиоактивного распада и немного радиоактивного элемента находятся в помещении.
В течение одного часа один из атомов радиоактивного материала может распасться (или сломаться из-за того, что материал не является устойчивым), а может и не распасться.
Если материал сломается, то высвободится атомная частица, которая попадет в счетчик Гейгера, что высвободит ядовитый газ, который убьет кошку.
Теперь вопрос в том, жив кот или мертв? Шрёдингер говорит, что в соответствии с копенгагенской интерпретацией, пока дверь закрыта, кошка жива и мертва. Невозможно узнать, пока дверь открыта. Но, открыв дверь, человек вмешивается в эксперимент. Человек и эксперимент должны быть описаны со ссылкой друг на друга.
Глядя на эксперимент, человек оказал влияние на эксперимент, поэтому он может не дать нам правильного ответа.
Мыслительный эксперимент был придуман Шрёдингером, чтобы продемонстрировать глупость мышления о квантовых состояниях для крупных объектов. Он также неоднократно упоминался в поп-культуре.
Кошка, со стойкой Гейгера, и немного яда в запечатанном ящике. Квантовая механика говорит, что через некоторое время кот и жив, и мертв. Человек, заглядывающий в коробку, найдет кошку либо живой, либо мертвой, однако предполагается, что она и жива, и мертва до того, как вы заглянете в коробку.
Фигура кошки в натуральную величину в саду на улице Хаттенштрассе, 9, Цюрих, где Эрвин Шрёдингер жил с 1921 по 1926 год. В зависимости от условий освещения кошка выглядит либо живой, либо мертвой.
Связанные страницы
Вопросы и ответы
В: Что такое кот Шредингера?
О: Кот Шредингера - это мысленный эксперимент по квантовой физике, предложенный Эрвином Шредингером в 1935 году в ответ на копенгагенскую интерпретацию квантовой физики. Он включает гипотетический сценарий, в котором кошка помещается в стальную камеру с устройством, которое содержит радиоактивный материал и потенциально может убить кошку. Вопрос, поставленный экспериментом, заключается в том, будет ли кошка жива или мертва, когда ящик откроют.
В: Что Копенгагенская интерпретация говорит о частицах?
О: Копенгагенская интерпретация утверждает, что невозможно знать наверняка, в каком состоянии будет находиться частица, пока она не будет наблюдаться, поэтому до наблюдения можно сказать, что она существует сразу в двух состояниях.
В: Как Шредингер продемонстрировал эту концепцию?
О: Шредингер продемонстрировал эту концепцию с помощью своего мысленного эксперимента, в котором кошка была помещена внутрь запечатанной коробки с радиоактивным материалом. Он предположил, что пока коробка не будет открыта, человек не будет знать, мертва кошка или жива, так что до тех пор она будет существовать в обоих состояниях одновременно.
В: Какие два типа физики упоминаются в этом тексте?
О: Два типа физики, упомянутые в этом тексте - это классическая физика и квантовая механика. Классическая физика объясняет большинство физических взаимодействий и может предсказать физические взаимодействия, в то время как квантовая механика дает объяснение некоторым физическим взаимодействиям, которые классическая физика не может объяснить.
В: Как наблюдение за чем-то влияет на эксперимент?
О: Наблюдение за чем-либо может повлиять на эксперимент, потому что, наблюдая за экспериментом, человек может вмешиваться в его результаты из-за своего присутствия и действий во время наблюдения. Это означает, что любые результаты, полученные в ходе такого эксперимента, могут не обязательно точно отражать реальность, поскольку на них повлияли внешние факторы.
В: Что означает "пси-функция"?
О: Пси-функция относится к математическим уравнениям, используемым для описания того, насколько вероятно, что что-то произойдет в рамках квантовой механики без фактического взгляда на это (наблюдения).
