Շրյոդինգերի կատվի ամփոփում. Շրյոդինգերի կատուն. նա ողջ է, թե ոչ. Փորձի էությունը

Բոլորս էլ լսել ենք հայտնի Շրյոդինգերի կատվի մասին, բայց գիտե՞նք, թե իրականում ինչպիսի կատու է նա: Եկեք պարզենք դա և փորձենք խոսել հայտնի Շրյոդինգերի կատվի մասին պարզ բառերով.

Շրոդինգերի կատուն փորձ է, որն անցկացրել է Էրվին Շրոդինգերը՝ քվանտային մեխանիկայի հիմնադիր հայրերից մեկը։ Ընդ որում, սա սովորական ֆիզիկական փորձ չէ, այլ մտավոր.

Պետք է խոստովանել, որ Էրվին Շրյոդինգերը շատ հարուստ երևակայությամբ մարդ էր։

Այսպիսով, ի՞նչ ունենք մենք որպես երևակայական հիմք փորձի անցկացման համար: Տուփի մեջ դրված է կատու։ Տուփը պարունակում է նաև Գեյգերի հաշվիչ՝ ռադիոակտիվ նյութերի մի քանի շատ փոքր քանակությամբ: Նյութի քանակությունն այնպիսին է, որ մեկ ժամվա ընթացքում մեկ ատոմի քայքայվելու և չքայքայվելու հավանականությունը նույնն է։ Եթե ​​ատոմը քայքայվի, կգործի հատուկ մեխանիզմ, որը կջարդի կոլբը հիդրոցիանաթթվով, և խեղճ կատուն կմահանա։ Եթե ​​քայքայումը տեղի չունենա, ապա կատուն կշարունակի հանգիստ նստել տուփի մեջ և երազել երշիկների մասին։

Ո՞րն է Շրյոդինգերի կատվի էությունը: Ինչու՞ նույնիսկ նման սյուրռեալիստական ​​փորձ ունենալ:

Ըստ փորձի արդյունքների՝ կատուն ողջ է, թե ոչ, պարզում ենք միայն տուփը բացելիս։ Քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից կատուն (ինչպես նյութի ատոմը) միաժամանակ գտնվում է երկու վիճակում՝ միաժամանակ և՛ կենդանի, և՛ մեռած: Սա Շրյոդինգերի կատվի հայտնի պարադոքսն է։

Բնականաբար, դա չի կարող լինել։ Էրվին Շրոդինգերը կատարեց այս մտավոր փորձը՝ ցույց տալու քվանտային մեխանիկայի անկատարությունը ենթաատոմայինից մակրոսկոպիկ համակարգերի անցման ժամանակ։

Ահա Շրյոդինգերի սեփական ձևակերպումը.

Դուք կարող եք նաև կառուցել պատյաններ, որոնցում բավականին բուրլեսկ կա: Թող մի կատու փակվի պողպատե խցիկում հետևյալ սատանայական մեքենայի հետ միասին (որը պետք է գոյություն ունենա՝ անկախ կատվի միջամտությունից). , բայց նույն հավանականությամբ չի կարող քայքայվել; եթե դա տեղի ունենա, ապա ընթերցման խողովակը լիցքաթափվում է, և ռելեն ակտիվանում է՝ ազատելով մուրճը, որը կոտրում է կոլբը հիդրոցյանաթթվով:

Եթե ​​այս ամբողջ համակարգը մեկ ժամ թողնենք ինքն իրեն, ապա կարող ենք ասել, որ կատուն այս ժամանակից հետո ողջ կլինի, քանի դեռ ատոմը չի քայքայվել։ Ատոմի հենց առաջին փլուզումը կթունավորեր կատվին: Համակարգի psi ֆունկցիան որպես ամբողջություն դա կարտահայտի կենդանի և սատկած կատվին խառնելով կամ քսելով հավասար մասերում (ներողություն արտահայտելու համար): Նման դեպքերում բնորոշ է այն, որ սկզբնապես ատոմային աշխարհով սահմանափակված անորոշությունը վերածվում է մակրոսկոպիկ անորոշության, որը կարելի է վերացնել ուղղակի դիտարկմամբ։ Սա մեզ խանգարում է միամտորեն ընդունել «լղոզված մոդելը» որպես իրականությունն արտացոլող: Սա ինքնին ոչ մի անհասկանալի կամ հակասական ոչինչ չի նշանակում։ Տարբերություն կա լղոզված կամ ֆոկուսից դուրս լուսանկարի և ամպերի կամ մառախուղի լուսանկարի միջև:

Այս փորձի միանշանակ դրական կետն այն է, որ ոչ մի կենդանի չի տուժել դրա ընթացքում:

Վերջապես, նյութը համախմբելու համար առաջարկում ենք դիտել «Մեծ պայթյունի տեսություն» հին լավ սերիալի տեսանյութը:

Եվ եթե դուք հանկարծ հարցեր ունեք կամ ձեր ուսուցիչը ձեզ խնդիր է տվել քվանտային մեխանիկայի վերաբերյալ, խնդրում ենք կապ հաստատել: Միասին մենք շատ ավելի արագ կլուծենք բոլոր հարցերը:

Ի խայտառակություն, ուզում եմ խոստովանել, որ լսել եմ այս արտահայտությունը, բայց ընդհանրապես չգիտեի, թե դա ինչ է նշանակում կամ նույնիսկ ինչ թեմայով է այն օգտագործվել։ Ասեմ, թե ինչ եմ կարդացել համացանցում այս կատվի մասին...

« Շրեդինգերի կատուն» - այսպես է կոչվում հայտնի ավստրիացի տեսական ֆիզիկոս Էրվին Շրյոդինգերի հայտնի մտքի փորձը, ով նույնպես Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր է։ Այս հորինված փորձի օգնությամբ գիտնականը ցանկացել է ցույց տալ քվանտային մեխանիկայի անավարտությունը ենթաատոմային համակարգերից մակրոսկոպիկ համակարգերի անցման ժամանակ։

Էրվին Շրյոդինգերի հոդվածի բնօրինակը տպագրվել է 1935 թվականին։ Ահա մեջբերումը.

Դուք կարող եք նաև կառուցել պատյաններ, որոնցում բավականին բուրլեսկ կա: Թող մի կատու փակվի պողպատե խցիկում հետևյալ սատանայական մեքենայով (որը պետք է լինի անկախ կատվի միջամտությունից). բայց նույն հավանականությամբ չի կարող քայքայվել; եթե դա տեղի ունենա, ապա ընթերցման խողովակը լիցքաթափվում է, և ռելեն ակտիվանում է՝ ազատելով մուրճը, որը կոտրում է կոլբը հիդրոցիանաթթվով:

Եթե ​​այս ամբողջ համակարգը մեկ ժամ թողնենք ինքն իրեն, ապա կարող ենք ասել, որ կատուն այս ժամանակից հետո ողջ կլինի, քանի դեռ ատոմը չի քայքայվել։ Ատոմի հենց առաջին փլուզումը կթունավորեր կատվին: Համակարգի psi ֆունկցիան որպես ամբողջություն դա կարտահայտի կենդանի և սատկած կատվին խառնելով կամ քսելով հավասար մասերում (ներողություն արտահայտելու համար): Նման դեպքերում բնորոշ է այն, որ սկզբնապես ատոմային աշխարհով սահմանափակված անորոշությունը վերածվում է մակրոսկոպիկ անորոշության, որը կարելի է վերացնել ուղղակի դիտարկմամբ։ Սա մեզ խանգարում է միամտորեն ընդունել «լղոզված մոդելը» որպես իրականությունն արտացոլող: Սա ինքնին ոչ մի անհասկանալի կամ հակասական ոչինչ չի նշանակում։ Տարբերություն կա լղոզված կամ ֆոկուսից դուրս լուսանկարի և ամպերի կամ մառախուղի լուսանկարի միջև:

Այլ կերպ ասած:

1. Կա տուփ և կատու: Արկղը պարունակում է ռադիոակտիվ ատոմային միջուկ և թունավոր գազի տարա պարունակող մեխանիզմ։ Փորձարարական պարամետրերն ընտրվել են այնպես, որ 1 ժամում միջուկային քայքայման հավանականությունը 50% է: Եթե ​​միջուկը քայքայվում է, գազի տարա է բացվում, և կատուն սատկում է։ Եթե ​​միջուկը չի քայքայվում, կատուն ողջ ու առողջ է մնում։
2. Փակում ենք կատվին տուփի մեջ, սպասում մեկ ժամ և հարց ենք տալիս՝ կատուն ողջ է, թե մեռած։
3. Քվանտային մեխանիկան կարծես մեզ ասում է, որ ատոմի միջուկը (և հետևաբար կատուն) միաժամանակ բոլոր հնարավոր վիճակներում է (տես քվանտային սուպերպոզիցիա): Մինչ տուփը բացելը, կատու-միջուկային համակարգը գտնվում է «միջուկը քայքայվել է, կատուն սատկել է» վիճակում՝ 50% հավանականությամբ, իսկ «միջուկը չի քայքայվել, կատուն կենդանի է» վիճակում. հավանականությունը 50%: Պարզվում է, որ տուփի մեջ նստած կատուն միաժամանակ և՛ ողջ է, և՛ մեռած։
4. Ժամանակակից Կոպենհագենյան մեկնաբանության համաձայն՝ կատուն կենդանի/մեռած է՝ առանց միջանկյալ վիճակների։ Իսկ միջուկի քայքայման վիճակի ընտրությունը տեղի է ունենում ոչ թե տուփը բացելու պահին, այլ նույնիսկ այն ժամանակ, երբ միջուկը մտնում է դետեկտոր։ Որովհետև «կատու-դետեկտոր-միջուկ» համակարգի ալիքային ֆունկցիայի կրճատումը կապված չէ արկղի մարդու դիտողի հետ, այլ կապված է միջուկի դետեկտոր-դիտորդի հետ։

Ըստ քվանտային մեխանիկայի՝ եթե ատոմի միջուկը չի նկատվում, ապա նրա վիճակը նկարագրվում է երկու վիճակների խառնուրդով՝ քայքայված միջուկ և չքայքայված միջուկ, հետևաբար՝ կատուն նստած է տուփի մեջ և անձնավորում է ատոմի միջուկը։ միաժամանակ և՛ կենդանի է, և՛ մեռած։ Եթե ​​տուփը բացվի, ապա փորձարարը կարող է տեսնել միայն մեկ կոնկրետ վիճակ՝ «միջուկը քայքայվել է, կատուն մեռած է» կամ «միջուկը չի քայքայվել, կատուն կենդանի է»։

Էությունը մարդկային լեզվով

Շրյոդինգերի փորձը ցույց տվեց, որ քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից կատուն և՛ կենդանի է, և՛ մեռած, ինչը չի կարող լինել։ Հետեւաբար, քվանտային մեխանիկա ունի զգալի թերություններ:

Հարցն այն է. ե՞րբ է համակարգը դադարում գոյություն ունենալ որպես երկու վիճակների խառնուրդ և ընտրում է մեկ կոնկրետ մեկը: Փորձի նպատակն է ցույց տալ, որ քվանտային մեխանիկան թերի է առանց որոշ կանոնների, որոնք ցույց են տալիս, թե ինչ պայմաններում է ալիքի ֆունկցիան փլուզվում, և կատուն կամ մեռած է դառնում, կամ մնում է կենդանի, բայց այլևս երկուսի խառնուրդը չէ: Քանի որ պարզ է, որ կատուն պետք է լինի կա՛մ կենդանի, կա՛մ մեռած (կյանքի և մահվան միջև միջանկյալ վիճակ չկա), դա նման կլինի ատոմային միջուկի դեպքում: Այն պետք է լինի կամ քայքայված կամ չքայքայված (Վիքիպեդիա):

Շրյոդինգերի մտքի փորձի մեկ այլ ամենավերջին մեկնաբանությունը «Տեսություն» շարքի հերոս Շելդոն Կուպերի պատմությունն է։ մեծ պայթյուն(«Մեծ պայթյունի տեսություն»), որը նա մատուցեց իր ոչ այնքան կրթված հարևան Փենիի համար։ Շելդոնի պատմության իմաստն այն է, որ Շրյոդինգերի կատու հասկացությունը կարող է կիրառվել մարդկային հարաբերություններում: Որպեսզի հասկանաք, թե ինչ է կատարվում տղամարդու և կնոջ միջև, ինչպիսի հարաբերություններ կան նրանց միջև՝ լավ, թե վատ, պարզապես պետք է բացել տուփը։ Մինչ այդ հարաբերությունները և՛ լավ են, և՛ վատ:

Ստորև ներկայացված է Մեծ պայթյունի տեսության այս փոխանակման տեսահոլովակը Շելդոնի և Պենիայի միջև:

Շրյոդինգերի նկարազարդումն է լավագույն օրինակնկարագրելու համար քվանտային ֆիզիկայի հիմնական պարադոքսը. համաձայն նրա օրենքների, մասնիկներ, ինչպիսիք են էլեկտրոնները, ֆոտոնները և նույնիսկ ատոմները, գոյություն ունեն միաժամանակ երկու վիճակում («կենդանի» և «մեռած», եթե հիշում եք բազմաչարչար կատվին): Այս վիճակները կոչվում են սուպերպոզիցիաներ:

Ամերիկացի ֆիզիկոս Արտ Հոբսոնը Արկանզասի համալսարանից (Արկանզասի պետական ​​համալսարան) առաջարկեց այս պարադոքսի իր լուծումը։

«Քվանտային ֆիզիկայում չափումները հիմնված են որոշակի մակրոսկոպիկ սարքերի աշխատանքի վրա, ինչպիսին է Գեյգերի հաշվիչը, որի օգնությամբ որոշվում է միկրոսկոպիկ համակարգերի՝ ատոմների, ֆոտոնների և էլեկտրոնների քվանտային վիճակը։ Քվանտային տեսությունը ենթադրում է, որ եթե դուք միացնում եք միկրոսկոպիկ համակարգը (մասնիկը) ինչ-որ մակրոսկոպիկ սարքի, որը տարբերում է այդ երկուսը. տարբեր նահանգներհամակարգը, այնուհետև սարքը (օրինակ, Գեյգերի հաշվիչը) կգնա քվանտային խճճվածության վիճակի և նույնպես կհայտնվի միաժամանակ երկու սուպերպոզիցիայի մեջ: Սակայն այս երեւույթն ուղղակիորեն դիտարկելն անհնար է, ինչն այն դարձնում է անընդունելի»,- ասում է ֆիզիկոսը։

Հոբսոնն ասում է, որ Շրյոդինգերի պարադոքսում կատուն խաղում է մակրոսկոպիկ սարքի՝ Գայգերի հաշվիչի դերը, որը կապված է ռադիոակտիվ միջուկի հետ՝ որոշելու այդ միջուկի քայքայման կամ «չքայքայման» վիճակը։ Այս դեպքում կենդանի կատուն կլինի «չփչանալու» ցուցիչ, իսկ սատկած կատուն՝ քայքայման ցուցանիշ։ Սակայն, ըստ քվանտային տեսության, կատուն, ինչպես միջուկը, պետք է գոյություն ունենա կյանքի և մահվան երկու սուպերպոզիցիայով:

Փոխարենը, ասում է ֆիզիկոսը, կատվի քվանտային վիճակը պետք է խճճվի ատոմի վիճակի հետ, այսինքն՝ նրանք միմյանց հետ «ոչ տեղական հարաբերությունների» մեջ են: Այսինքն, եթե խճճված առարկաներից մեկի վիճակը հանկարծ փոխվի հակառակի, ապա նրա զույգի վիճակը նույնպես կփոխվի, անկախ նրանից, թե որքան հեռու են նրանք միմյանցից։ Միևնույն ժամանակ Հոբսոնը վկայակոչում է այս քվանտային տեսության փորձարարական հաստատումը։

«Քվանտային խճճվածության տեսության ամենահետաքրքիրն այն է, որ երկու մասնիկների վիճակի փոփոխությունը տեղի է ունենում ակնթարթորեն. ոչ մի լույս կամ էլեկտրամագնիսական ազդանշան ժամանակ չի ունենա տեղեկատվություն փոխանցելու մի համակարգից մյուսը: Այսպիսով, դուք կարող եք ասել, որ դա մեկ օբյեկտ է, որը բաժանված է երկու մասի տարածությամբ, անկախ նրանից, թե որքան մեծ է նրանց միջև հեռավորությունը», - բացատրում է Հոբսոնը:

Շրյոդինգերի կատուն այլևս ողջ չէ և միաժամանակ մեռած։ Նա մեռած է, եթե քայքայումը տեղի ունենա, և կենդանի է, եթե քայքայումը երբեք տեղի չունենա:

Հավելենք, որ այս պարադոքսի նմանատիպ լուծումներ առաջարկել են գիտնականների ևս երեք խմբեր վերջին երեսուն տարիների ընթացքում, սակայն դրանք լուրջ չեն ընդունվել և աննկատ են մնացել գիտական ​​լայն շրջանակներում։ Հոբսոնը նշում է, որ քվանտային մեխանիկայի պարադոքսների լուծումը, գոնե տեսականորեն, բացարձակապես անհրաժեշտ է դրա խորը ընկալման համար։

Շրյոդինգերը

Բայց հենց վերջերս Տեսաբանները բացատրում են, թե ինչպես է ձգողականությունը սպանում ՇՐոդինգերի կատվին,բայց սա ավելի բարդ է...

Որպես կանոն, ֆիզիկոսները բացատրում են այն երևույթը, որ սուպերպոզիցիան հնարավոր է մասնիկների աշխարհում, բայց անհնար է կատուների կամ այլ մակրոօբյեկտների դեպքում. միջավայրը. Երբ քվանտային առարկան անցնում է դաշտով կամ փոխազդում է պատահական մասնիկների հետ, այն անմիջապես ընդունում է ընդամենը մեկ վիճակ՝ ասես չափված լիներ։ Հենց այսպես էլ ոչնչացվում է սուպերպոզիցիան, ինչպես կարծում էին գիտնականները։

Բայց նույնիսկ եթե ինչ-որ կերպ հնարավոր դառնար մեկուսացնել սուպերպոզիցիոն վիճակում գտնվող մակրոօբյեկտը այլ մասնիկների և դաշտերի հետ փոխազդեցություններից, այն, այնուամենայնիվ, վաղ թե ուշ կստանար մեկ վիճակ: Համենայն դեպս, դա ճիշտ է Երկրի մակերեսին տեղի ունեցող գործընթացների համար:

«Ինչ-որ տեղ միջաստղային տարածության մեջ, միգուցե կատուն հնարավորություն ունենար պահպանել քվանտային համակցվածությունը, բայց Երկրի վրա կամ որևէ մոլորակի մոտ դա չափազանց քիչ հավանական է: Եվ դրա պատճառը գրավիտացիան է»,- բացատրում է նոր հետազոտության առաջատար հեղինակ Իգոր Պիկովսկին Հարվարդ-Սմիթսոնյան աստղաֆիզիկայի կենտրոնից:

Պիկովսկին և նրա գործընկերները Վիեննայի համալսարանից պնդում են, որ գրավիտացիան կործանարար ազդեցություն ունի մակրոօբյեկտների քվանտային սուպերպոզիցիաների վրա, և, հետևաբար, մենք նմանատիպ երևույթներ չենք նկատում մակրոտիեզերքում: Նոր վարկածի հիմնական հայեցակարգը, ի դեպ, հակիրճ ուրվագծվում է «Միջաստեղային» գեղարվեստական ​​ֆիլմում։

Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը նշում է, որ չափազանց զանգվածային առարկան իր շուրջը թեքելու է տարածական ժամանակը։ Իրավիճակը դիտարկելով ավելի փոքր մակարդակում, կարող ենք ասել, որ Երկրի մակերևույթին մոտ տեղադրված մոլեկուլի համար ժամանակը կանցնի մի փոքր ավելի դանդաղ, քան մեր մոլորակի ուղեծրում գտնվող մոլեկուլի համար:

Տարածություն-ժամանակի վրա ձգողականության ազդեցության պատճառով այս ազդեցությունից ազդված մոլեկուլը կզգա իր դիրքի շեղում: Եվ դա, իր հերթին, պետք է ազդի նրա ներքին էներգիայի՝ մոլեկուլի մասնիկների թրթիռների վրա, որոնք ժամանակի ընթացքում փոխվում են: Եթե ​​մոլեկուլը մտցվեր երկու տեղանքների քվանտային սուպերպոզիցիային, ապա դիրքի և ներքին էներգիայի փոխհարաբերությունը շուտով կստիպի մոլեկուլին «ընտրել» տարածության երկու դիրքերից միայն մեկը:

«Շատ դեպքերում, decoherence ֆենոմենը կապված է արտաքին ազդեցության հետ, բայց այս դեպքում մասնիկների ներքին թրթռումը փոխազդում է հենց մոլեկուլի շարժման հետ», - բացատրում է Պիկովսկին:

Այս ազդեցությունը դեռևս չի նկատվել, քանի որ դեկոերենտության այլ աղբյուրներ, ինչպիսիք են մագնիսական դաշտերՋերմային ճառագայթումը և թրթռումները սովորաբար շատ ավելի ուժեղ են և հանգեցնում են քվանտային համակարգերի կործանմանը ձգողականությունից շատ առաջ: Սակայն փորձարարները ձգտում են ստուգել վարկածը:

Նմանատիպ կարգավորում կարող է օգտագործվել նաև ձգողականության կարողությունը քվանտային համակարգերը ոչնչացնելու համար: Դրա համար անհրաժեշտ կլինի համեմատել ուղղահայաց և հորիզոնական ինտերֆերոմետրերը. առաջինում սուպերպոզիցիան պետք է շուտով անհետանա ուղու տարբեր «բարձրություններում» ժամանակի լայնացման պատճառով, իսկ երկրորդում՝ քվանտային սուպերպոզիցիան կարող է մնալ:

Անշուշտ շատերն են հանդիպել այս առեղծվածային ձևակերպմանը։ Իսկ մեծամասնությունը չկարողացավ լիովին հասկանալ, թե որն է գործի էությունը։ Շրոդինգերի կատուն փորձ է, որն անվանվել է իր ստեղծողի՝ ավստրիացի ֆիզիկոսի և քվանտային մեխանիկայի հիմնադիրներից մեկի անունով։ Մեր նյութում մենք ուղղակի և հակիրճ խոսում ենք փորձի իմաստի մասին։ Ինչի՞ համար էր դա։

Էրվին Շրյոդինգերը հայտնի տեսական ֆիզիկոս է։ 1935 թվականին նա որոշեց վիրտուալ փորձարկում անցկացնել կատվի հետ։ Այս ամենը ապացուցելու համար, որ սուպերպոզիցիայի Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը (երկու վիճակների խառնում) լիովին ճիշտ չէ քվանտային տեսության հետ կապված:

Ո՞րն է փորձի էությունը:

Շրյոդինգերը մտավոր կերպով կենդանի կատվին դնում է պողպատե խցիկում մուրճի, հիդրոցիանաթթվի սրվակի և շատ փոքր քանակությամբ ռադիոակտիվ նյութի հետ միասին: Եթե ​​փորձարկման ժամանակահատվածում ռադիոակտիվ նյութի թեկուզ մեկ ատոմ քայքայվի, ապա ռելեի մեխանիզմը կազատի մուրճը: Բայց նա արդեն կշրջի թունավոր գազի շիշը և կսատկի կատվին։

Ինչու՞ է Շրյոդինգերը դա անում:

Քվանտային մեխանիկայում համարվում է, որ եթե ոչ ոք և ոչինչ չի դիտարկում միջուկը, ապա այն գտնվում է խառը, անորոշ վիճակում։ Ե՛վ քայքայվեցին, և՛ անմիջապես չքայքայվեցին։ Բայց երբ դիտորդ է հայտնվում, միջուկը հայտնվում է վիճակներից մեկում։ Ի դեպ, Շրյոդինգերի փորձը նպատակ ուներ պարզել, թե կոնկրետ որ պահին է «կատուն և՛ սատկած, և՛ կենդանի»։ Եվ նաև, երբ հայտնաբերվում է կոնկրետ պայման: Գիտնականը ցանկանում է ապացուցել, որ քվանտային մեխանիկա անհնար է առանց մանր մանրամասների։ Եվ նրանք որոշում են, թե ինչ պայմաններում է տեղի ունենում ալիքային ֆունկցիայի փլուզում (վիճակի փոփոխություն)։ Նրանք նաև որոշում են, թե երբ է օբյեկտը մնում հնարավոր վիճակներից մեկում (ոչ թե միանգամից մի քանիսը):

Էրվին Շրյոդինգերը ցանկանում էր մատնանշել քվանտային տեսաբանների տարօրինակ եզրակացությունը. Նրանք հավատում էին, որ սովորական մարդը կարող է առանց օգնության տեսնել նյութի իրական վիճակը: Այն ժամանակ գերիշխող էր քվանտային ֆիզիկայի Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը։ Նա կարծում էր, որ ատոմները կամ ֆոտոնները գոյություն ունեն մի քանի վիճակներում մեկ պահին (գտնվում են սուպերպոզիցիայով) և չեն մտնում որոշակի վիճակում, քանի դեռ դրանք չեն դիտարկվել:

Շրյոդինգերի փորձն ասում է, որ դիտորդը չի կարող իմանալ՝ նյութի ատոմը քայքայվել է, թե ոչ։ Բացի այդ, դիտորդը չգիտի, թե արդյոք շիշը կոտրվել է, և արդյոք կատուն սատկել է։ Կոպենհագենյան մեկնաբանության համաձայն՝ կատուն ողջ ու մեռած կլինի այնքան ժամանակ, քանի դեռ ինչ-որ մեկը չի նայում տուփի մեջ։ Քվանտային մեխանիկայի մեջ կենդանի և մեռած լինելու ունակությունը մինչև այն դիտարկելը կոչվում է քվանտային անորոշություն կամ դիտորդի պարադոքս։ Դիտորդի պարադոքսի հիմքում ընկած տրամաբանությունն այն է, որ դիտարկումները կարող են որոշել արդյունքները:

Շրյոդինգերը համաձայնեց, որ սուպերպոզիցիան գոյություն ունի: Ի դեպ, նրա կենդանության օրոք գիտնականները կարողացան դա ապացուցել՝ ուսումնասիրելով լուսային ալիքների միջամտությունը։ Բայց նա մտածում էր, թե իրականում ե՞րբ է սուպերպոզիցիան իր տեղը զիջում որոշակի վիճակի։ Շրյոդինգերի փորձը մարդկանց զարմացրեց. Իսկապե՞ս հնարավոր է որոշել կատվի կյանքի ելքը՝ բացելով տուփը (նայեք դրան):

Բայց կատուն ողջ կլինի՞, թե մեռած, եթե անգամ տուփը չբացվի։

Այս պարադոքսալ մտքի փորձով Շրյոդինգերն ապացուցեց, որ քվանտային ֆիզիկայի Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը սխալ է։ Այս մեկնաբանությունը կարող է աշխատել միկրոսկոպիկ մակարդակում: Բայց դա ոչ մի կապ չունի մակրոսկոպիկ աշխարհի հետ (կատվին վերցված է որպես մակրոսկոպիկ օրինակ): Այն, ինչ գիտեին գիտնականները մանրադիտակային մակարդակում նյութի էության մասին, և այն, ինչ մարդիկ նկատում են մակրոսկոպիկ մակարդակում, դեռ լիովին հասկանալի չէ: Դիտորդի դերը մնում է կարևոր խնդիր քվանտային ֆիզիկայի ուսումնասիրության մեջ և հանդիսանում է ենթադրությունների անվերջ աղբյուր:

Տղերք, մենք մեր հոգին դնում ենք կայքում: Շնորհակալ եմ դրա համար
որ դուք բացահայտում եք այս գեղեցկությունը: Շնորհակալություն ոգեշնչման և ոգեշնչման համար:
Միացե՛ք մեզ ՖեյսբուքԵվ հետ շփման մեջ

Շրյոդինգերին հաջողվեց էքսցենտրիկի համբավ ձեռք բերել, նույնիսկ գործընկերների շրջանում, ովքեր իրենք հաճախ չէին կապվում կյանքի հետ: Գիտնականն այնքան անփույթ է հագնվել, որ չեն ցանկացել նրան հյուրանոց թողնել, քանի որ տարել են թափառաշրջիկի։ Մի անգամ, կարևոր կոնֆերանսի ժամանակ, Շրյոդինգերը հրաժարվեց խոսել միջուկային էներգիայի մասին և դասախոսություն կարդաց փիլիսոփայության մասին։

Այս վիճահարույց անձը որոշել է թրոլել գիտական ​​հանրությանը և դաժան փորձ է արել՝ կապված կատվի հետ և մահացու գազ. Բարեբախտաբար, ոչ մի կատու չի տուժել։ Եվ ամեն ինչ, քանի որ փորձը մտավոր էր, և ամեն ինչ տեղի ունեցավ միայն անհատ ֆիզիկոսի երևակայության մեջ:

Մի քանի խոսք քվանտային մեխանիկայի մասին

Ահա աշխատանքի քվանտային ֆիզիկայի մի պարզ օրինակ: Վերցրեք 2 դատարկ լուցկու տուփ: Դրանցից մեկի մեջ լուցկի դրեք՝ սա մեր ծանոթ մակրոկոսմի առարկան է: Հիմա կարելի է ասել, որ լուցկին միայն մի տուփի մեջ է, իսկ մյուսում ոչինչ չկա։ Այսպես է գործում մեզ ծանոթ Նյուտոնյան ֆիզիկան։

Ամեն ինչ փոխվում է, եթե լուցկու փոխարեն էլեկտրոն վերցնես. այն կտեղակայվի միաժամանակ 2 տուփով։ Այսպես են գործում քվանտային ֆիզիկայի օրենքները։

1935 թվականին ֆիզիկոսն անցկացրեց իր հայտնի մտքի փորձը։ Բնօրինակ տեքստը գերմաներեն է։ Դե, մենք ձեզ համար դա թարգմանեցինք գիտնականների լեզվից հասարակ մարդկանց լեզվի։

• Փակ պողպատե տուփի մեջ տեղադրվում է կատու:
• Բացի կատուից, կա դժոխային մեքենա՝ ռադիոակտիվ միջուկով և թունավոր գազով։ Գազը պարունակվում է կնքված ապակե տարայի մեջ։
• Ռադիոակտիվ միջուկը կարող է քայքայվել 1 ժամվա ընթացքում։ Կամ գուցե այն չի քանդվի: Իրադարձության հավանականությունը 50% է: (Նշում:միջուկային քայքայումն ամենաշատն է հեշտ օրինակ, որը եկել է գիտնականի մտքին, քանի որ այս դեպքում միջուկն ունի ընդամենը 2 տարբերակ. Եթե ​​նա վերցներ որևէ այլ փոփոխական, ապա փորձի արդյունքները դժվար կլիներ կանխատեսել:)
• Եթե ​​միջուկը քայքայվի, կատվի բախտը չի բերելու: Քանի որ միջուկի քայքայումը կհայտնաբերվի Գայգերի հաշվիչով, ռելեը կաշխատի, և հատուկ մուրճը կկոտրի ամպուլը թունավոր գազով։ Կատուն սատկել է։
• Եթե ​​միջուկը չի քայքայվում, կատուն կենդանի է մնում։

Շրյոդինգերի փորձի էությունը հասկանալու համար անհրաժեշտ է ծանոթանալ քվանտային մեխանիկայի մեկ այլ սկզբունքի. դիտորդի պարադոքս .

Ռադիոակտիվ միջուկը, որը սպառնում է մեր կատվին, գտնվում է սուպերպոզիցիային ճիշտ այնքան ժամանակ, որքան մենք մենք չենք դիտարկումհամակարգի հետևում: Հենց դիտորդը միանում է համակարգին և փորձում է տեսնել, թե ինչ է կատարվում ընդհանրապես, միջուկը (ատոմներ, ֆոտոններ) վերջնականապես որոշվում է և որոշակի դիրք է գրավում։

Եթե ​​ոչ ոք չի դիտում համակարգը (չի մտնում իր հետ տուփի մեջ չափիչ գործիքներ), այնուհետև միջուկը քայքայվել է / չի քայքայվել միաժամանակ:

Բայց կատուն բոլորովին այլ հարց է: Նա բացարձակապես կենդանի է կամ բացարձակապես մեռած: Քանի որ կատուն, այսինքն՝ մակրոհամակարգը, չի ազդում քվանտային օրենքների վրա, այն բաղկացած է բազմաթիվ տարբեր մասնիկներից: Ռադիոակտիվ միջուկը մեկ աշխարհում է, իսկ կատուն ապրում է մեծ բաների աշխարհում։

Կատուն չի հետաքրքրում, երբ դու բացում ես կափարիչը: Այս միջուկը չի քայքայվի/չի քայքայվի, երբ հայտնվի դիտորդը: Իսկ կատուն կա՛մ կենդանի կլինի, կա՛մ մեռած՝ նայես նրան, թե չնայես։

Ինչպե՞ս է միջուկը «իմանում», որ այն դիտվում է:Երբ մարդիկ կամ գործիքները սկսում են դիտել կամ չափել, մասնիկները զգում են ալիքային (քվանտային) փլուզում. նրանք որոշ ժամանակ գտնվել են անորոշ վիճակում (նրանք շատ տարբերակներ ունեն), և չափումը/դիտարկումը որոշում է միջուկի դիրքը տարածության մեջ/ ժամանակ. Պարզ խոսքերով՝ միկրոաշխարհից միջուկը մտնում է մակրոաշխարհ։ Այն դուրս է գալիս քվանտային ֆիզիկայի օրենքների գործողության գոտուց և ընկնում Նյուտոնյան ֆիզիկայի գործողության տակ։

Կարո՞ղ է կատուն միաժամանակ լինել և՛ կենդանի, և՛ մեռած: Քանի՞ զուգահեռ տիեզերք կա: Եվ նրանք նույնիսկ գոյություն ունեն: Սրանք բնավ գիտաֆանտաստիկ հարցեր չեն, այլ քվանտային ֆիզիկայի կողմից լուծված շատ իրական գիտական ​​խնդիրներ։

Այսպիսով, եկեք սկսենք Շրյոդինգերի կատուն. Սա մտածողական փորձ է, որն առաջարկել է Էրվին Շրյոդինգերը՝ մատնանշելու պարադոքսը, որը գոյություն ունի քվանտային ֆիզիկայում: Փորձի էությունը հետեւյալն է.

Երևակայական կատուն միաժամանակ տեղադրվում է փակ տուփի մեջ, ինչպես նաև նույն երևակայական մեխանիզմը՝ ռադիոակտիվ միջուկով և թունավոր գազի տարաով։ Ըստ փորձի, եթե միջուկը քայքայվի, այն կակտիվացնի մեխանիզմը՝ գազի տարան կբացվի, և կատուն կմահանա։ Միջուկային քայքայման հավանականությունը 2-ից 1 է:

Պարադոքսն այն է, որ, ըստ քվանտային մեխանիկայի, եթե միջուկը չի դիտարկվում, ապա կատուն գտնվում է այսպես կոչված սուպերպոզիցիայի մեջ, այլ կերպ ասած՝ կատուն միաժամանակ գտնվում է միմյանց բացառող վիճակներում (այն և՛ կենդանի է, և՛ մեռած)։ Այնուամենայնիվ, եթե դիտորդը բացում է տուփը, նա կարող է ստուգել, ​​որ կատուն գտնվում է մեկ կոնկրետ վիճակում՝ այն կա՛մ ողջ է, կա՛մ մեռած: Ըստ Շրոդինգերի՝ քվանտային տեսության անավարտությունը կայանում է նրանում, որ այն չի հստակեցնում, թե ինչ պայմաններում է կատուն դադարում լինել սուպերպոզիցիոն վիճակում և պարզվում է, որ կենդանի է կամ մեռած։

Այս պարադոքսին գումարվում է Վիգների փորձը, որն ավելացնում է ընկերների կատեգորիան արդեն գոյություն ունեցող մտքի փորձին: Ըստ Wigner-ի՝ երբ փորձարարը բացի տուփը, նա կիմանա՝ կատուն ողջ է, թե մեռած։ Փորձարարի համար կատուն դադարում է լինել սուպերպոզիցիոն, իսկ ընկերոջ համար, ով գտնվում է դռան հետևում և դեռ չգիտի փորձի արդյունքների մասին, կատուն դեռ ինչ-որ տեղ է գտնվում «կյանքի և մահվան միջև»: Սա կարելի է շարունակել անսահման թվով դռների և ընկերների հետ, և, ըստ նմանատիպ տրամաբանության, կատուն կհայտնվի սուպերպոզիցիային այնքան ժամանակ, մինչև Տիեզերքի բոլոր մարդիկ իմանան, թե ինչ տեսավ փորձարարը, երբ բացեց տուփը:

Ինչպե՞ս է քվանտային ֆիզիկան բացատրում նման պարադոքսը: Քվանտային ֆիզիկաառաջարկում է մտքի փորձ քվանտային ինքնասպանությունև երկու հնարավոր տարբերակներըիրադարձությունների զարգացումը՝ հիմնված քվանտային մեխանիկայի տարբեր մեկնաբանությունների վրա։

Մտածողության փորձի ժամանակ ատրճանակը ուղղվում է մասնակցի վրա և կամ նա կկրակի ռադիոակտիվ ատոմի քայքայման հետևանքով, կամ չի կրակի: Կրկին 50-ից 50: Այսպիսով, փորձի մասնակիցը կա՛մ կմեռնի, կա՛մ ոչ, բայց առայժմ նա, ինչպես Շրյոդինգերի կատուն, գտնվում է սուպերպոզիցիայի մեջ:

Այս իրավիճակը կարելի է տարբեր կերպ մեկնաբանել քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից։ Կոպենհագենյան մեկնաբանության համաձայն՝ ատրճանակն ի վերջո կգործի, և մասնակիցը կմահանա։ Ըստ Էվերեթի մեկնաբանության, սուպերպոզիցիան նախատեսում է երկու զուգահեռ տիեզերքի առկայություն, որոնցում մասնակիցը միաժամանակ գոյություն ունի. դրանցից մեկում նա ողջ է (ատրճանակը չի կրակել), երկրորդում՝ մահացած (հրացանը կրակել է): Այնուամենայնիվ, եթե բազմաշխարհի մեկնաբանությունը ճիշտ է, ապա տիեզերքներից մեկում մասնակիցը միշտ կենդանի է մնում, ինչը հանգեցնում է «քվանտային անմահության» գոյության գաղափարին։

Ինչ վերաբերում է Շրյոդինգերի կատվին և փորձի դիտորդին, ապա, Էվերետի մեկնաբանության համաձայն, նա և կատուն հայտնվում է միանգամից երկու Տիեզերքում, այսինքն՝ «քվանտային լեզվով», «խճճված» նրա հետ։

Այն հնչում է որպես գիտաֆանտաստիկ վեպի պատմություն, այնուամենայնիվ, այն շատ գիտական ​​տեսություններից մեկն է, որոնք տեղ ունեն ժամանակակից ֆիզիկայում: