Котката на Шрьодингер

Самият стартер за неприятности.
Поезията на реалността
Наука
Икона наука.svg
Трябва да знаем.
Ще разберем.
  • Биология
  • Химия
  • Физика
Изглед от
раменете на гиганти.
За да бъдем честни, сър, какво има за котката?
-Дейв Листър,Червено джудже

На Шрьодингер козел котка е мисловен експеримент замислена от теоретичния физик Ервин Шрьодингер, включваща котка и квантова механика . Всеки мисловен експеримент, който има да звънна трябва да е готино. Макар да е интересна и готина идея, трябва да отбележим, че този мисловен експеримент е предложен от Шрьодингер, за да покаже колко нелепо е да се прилагат квантовомеханични концепции - по-конкретно Тълкуване от Копенхаген което позволява цялата идея „това е и двете едновременно“ - да се правят макроскопични обекти.


Съдържание

Експериментът

Сега котката ми винаги става малко нервна, когато чета за квантовата физика.

Представете си котка в кутия, в която не можем да видим или както самият Ервин се изрази, „написан в стоманена камера с дяволско устройство“.

В кутията с котката има запечатан флакон с отрова и механизъм, който ще отвори флакона - като по този начин ще убие котката - ако емисия на ядрен разпад от радиоактивен пробата е открита. В този случай се приема, че ядрената проба действа като един атом, така че вместо да излъчва постоянно, тя ще излъчва веднъж, на случаен принцип въз основа на неговата константа на разпадане.


Експериментът се провежда точно за времето на полуживот на радиоактивната проба, т.е. има еднаква вероятност да има емисия или не. Въпреки че това не е строго необходимо, с течение на времето вероятността за настъпване на гниене и котката е мъртва се увеличава. Докато събитието не бъде „наблюдавано“, никой не знае кой е случаят (някак си котката не брои, вижте по-долу).

Тъй като ядреният разпад е квантово събитие и може да съществува като суперпозиция на две квантови състояния, според тълкуването на Копенхаген, котката може да се каже и в суперпозиция на две състояния - жив и мъртъв . Това са две условия, които обикновено смятаме за взаимно изключващи се, но поради естеството на квантовата механика (и по-специално приложението на интерпретацията от Копенхаген) двете състояния са свързани, като нещо катои дветеинито еднопо същото време. Използвайки квантов жаргон, съдбата на котката е такава заплетен с процеса на разпадане. Докато не отворим кутията инаблюдавайтев резултат няма как да разберем в кое от тези две състояния е котката. Какво точно се случва, когато кутията най-накрая се отвори, наблюдаваме котката е обект на много спекулации, но Вселена преминава от състояние на несигурност към такова, което съдържа само наблюдаваната форма на вълната; мъртвите или жива котка. Дали другото е възможно форма на вълната се срина на Вселената се разделя с всяко копие, съдържащо една потенциална форма на вълната , е основната точка на дебата около този експеримент. Да Странно.

Проблеми с експеримента

Аз съм в ур кутия, колапс ур wavfunctshun!

Този мисловен експеримент служи да покаже как обикновено ненаблюдаемите квантови суперпозиционни състояния могат да бъдат „екстраполирани“ към широкомащабни наблюдаеми явления, въпреки че много физици все още се борят с точните подробности. Най-добре е да не приемате експеримента буквално и с номинална стойност, тъй като това може да доведе до някои крайни заблуди относно квантовата механика. В най-добрия случай суперпозицията може да представлява нашата несигурност и липсата на знания за състоянието на котката. Така че 'мъртвитеи„живата“ интерпретация е вярна само на метафизично и вероятностно ниво - да се сбърка като физическа реалност за котката е съвсем друг въпрос.



При повечето интерпретации на квантовата механика няма нищо особено в човешките очи, които карат Вселената да иска да се срути върху себе си и да реши каква ще бъде вълновата функция! При някои тълкувания, ако проследим експеримента, доста бързо ще открием, че коткатасебе сие напълно способен да наблюдава дали е мъртъв или не. По същия начин, броячът на Geiger или всеки друг компонент на устройството също би действал като подходящ наблюдател за въпросното явление, съгласно тези тълкувания. Ако експериментът е бил взет буквално и котката е била едновременно жива и мъртва, тогава експериментът може да бъде разширен малко. Да предположим, че физикът, който извършва експеримента, е в затворена лаборатория и техният колега стои отвън в момента, в който кутията е била отворена. От гледна точка на колегата може да се случи едно от двете събития: физикът може да отвори кутията, за да намери мъртва котка, или физикът да отвори кутията, за да намери жива котка. Докато вратата не се отвори, буквалната интерпретация на котката на Шрьодингер предполага, че и двете случили се събития съществуват едновременно в суперпозиция, докато колегата не отвори вратата и вълновата функция се срине. Отново, от гледна точка на някой по коридора, се случиха две събития; колегата е влязъл в някой, който държи сериозно раздразнена котка, или е влязъл в тях, опитвайки се да скрие доказателствата от собствениците на котката и комисията по етика. По същество това е котката на Шрьодингер в кутия, в кутия, в кутия и веригата може да продължи, докато не ударим въпроса; какво е извън всички тези кутии, което кара вълновата функция да се срине? Само това трябва да даде на хората пауза, преди да приемат твърде буквално тълкуването на мисловния експеримент. както и да е много светове тълкуването казва, че наистина копията на котката са и живи в някои светове, и мъртви в други светове. Ако някой „наблюдава“ състоянието на котката, това просто го поставя и в различни светове, някои копия на наблюдателя намират жива котка, докато други намират мъртва котка.


Практически погледнато, би било невъзможно да се заплита толкова голяма система, въпреки че има дебати дали това е теоретично възможно. Светът на квантовите изчисления изисква атомите да бъдат заплетени заедно, така че всички те да станат част от една масивна суперпозиция на състояния. Съществува голямо препятствие при изолирането на тези атоми от всякаква форма на наблюдение, включително съседни атоми, което би унищожило суперпозицията и заплитането.

Законите, които управляват света на квантовия мащаб, и явления като суперпозиции, обикновено са необходими само за разбиране на микроскопичния свят на отделни атоми и основни частици. Суперпозицията сама по себе си е качество, което математическите вълни притежават, а концепцията, разбирана от хората, които разбират квантовата теория, не се прилага добре за класическия поглед върху нещата. Когато милиони или милиарди от тези частици се комбинират, за да образуват макроскопичен обект, квантовите явления по същество изчезват, тъй като по същество всички те се наблюдават взаимно и непрекъснато рушат взаимните вълнови функции. В реална версия на експеримента ни остава всеки ден, здрав разум поглед към света, където котката е или мъртваилижив и нищо друго.


По-нататъшна работа

Ако приемете твърде сериозно квантовата хакерство, можете да твърдите, че Тони Сопрано всъщност е едновременно и мъртъв, и жив едновременно в квантова суперпозиция. Освен ако HBO не „отвори кутията“, разбира се, което е доста труден вариант със смъртта на актьорски състав.

В Нийл ГейманАмерикански богове, герой отбелязва, че ако остане достатъчно дълго, котката в кутията може да бъде само два вида мъртви, докато Тери ПратчетГосподари и дамивъвежда трето възможно състояние, което се отнася за котешкия характер на Greebo; кървава ярост.

Книги

  • Робърт Антон Уилсън написа трилогия с книги, наречениКотката на Шрьодингер. Бяха доста объркани.
  • В търсене на котката на Шрьодингер

Популярна култура

В популярната култура бедната котка е срещала много ползи и злоупотреби, от хора, които я използват като шега, до хора, които я използват като извинение, за да се измъкнат от всичко, което им харесва научна фантастика .

- На Шрьодингер имигрант „Този, който мързелува с предимства, като едновременно открадва работата ви.


Стивън Хоукинг е казал, че е доста раздразнен от използването и злоупотребата с тази концепция в художествената литература и ухажването, като заяви, че „когато чуя за котката на Шрьодингер, посягам към пистолета си“. Предполага се, че пистолетът на Чецков.