Кот Шредингера: Парадоксы в физике

В чем суть эксперимента?

Шредингер мысленно помещает живого кота в стальную камеру вместе с молотом, флаконом синильной кислоты и очень небольшим количеством радиоактивного вещества. Если хотя бы один атом радиоактивного вещества распадется в течение испытательного периода, механизм реле спустит молот. А вот тот уже перевернет флакон с ядовитым газом и заставит кота умереть.

Кот Шредингера: Парадоксы в физике
Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Живой и мёртвый

Кот Шредингера: Парадоксы в физике
Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Жив таки?

«

Шрёдингер ходил по комнате в поисках нагадившего котёнка, а тот сидел в коробке ни жив ни мертв.

»
— Суть

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: «а жив ли кот?»

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 безо 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. Многомировая интерпретация же делает акцент на реализацию обоих состояний кота в альтернативных вселенных.

«

Очень трудно найти в тёмной комнате чёрную кошку, особенно если её там нет.

»
— Конфуций
«

Очень трудно найти в тёмной комнате чёрную кошку, особенно если она там есть.

»
— Кот в суперпозиции Конфуция
«

Люди делятся на три вида: живые, мертвые и те, что плавают по морю

»
— Анахарсис Скиф

Кот Шредингера

Дело в том, что, как и Эйнштейн, Шрёдингер был противником квантовой механики, с её вероятностями, неопределённостями и квантовыми флуктуациями. Потому вся эта котовасия предполагалась для указания на несформированность КМ, на то, что мы, дескать, ещё чего-то не понимаем.

Кстати, Шрёдингер придумал своё уравнение только чтобы макнуть КМ мордой в грязь, но оказалось, что уравнение-то прекрасно сходится с экспериментом. Schrödinger-FFFFFFUUUUUU.jpg.

Кот Шредингера: Парадоксы в физике
Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Конвейер по созданию

Физики из института квантовой оптики Макса Планка и Института фотонных наук хотят провести в реальности известный мысленный эксперимент «кота Шрёдингера». Доктор Ориол Ромеро-Исарт (Oriol Romero-Isart) и его коллеги предлагают провести эксперимент по «подвешиванию» вируса табачной мозаики (tobacco mosaic virus) в суперпозиции двух квантовых состояний. Его

фаллическая

стержнеобразная форма (50 нанометров в диаметре и 1 микрометр в длину) больше всего понравилась ученым.

рыдают обнявшись.

Для начала они предлагают поместить вирус в вакуум, где его поймает в ловушку созданное лазером электромагнитное поле. Затем другим лазером команда исследователей намеревается замедлить движение вируса, пока он совсем не остановится в одном из самых низких энергетических состояний. Как только это произойдёт, физики с помощью фотона заставят его перейти в суперпозицию двух квантовых состояний: до проведения измерения вирус, по идее, должен будет находиться в «смеси» движения и неподвижности одновременно.

b
Magnify-clip.png

Шрё-фаги негодуют!

14/88

!

b
Magnify-clip.png

На самом деле всё было так

b

Суперпозиция для

самых маленьких и тупых

Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Покрытый внешним мясо-шёрстным покрытием питомец публично осуждает неразвитость твоего межушного мозжечка и прозрачно намекает на необходимость хотя бы полуркать в интернетах пикчи уравнений дифференциального хаоса.

Bashorgrufavicon.png

Кот Шрёдингера является аналогом задачи о самолёте, и, вообще говоря, лежит в области интересов специальной олимпиады (очень вкусно!).

  • Близким аналогом эксперимента Шрёдингера является ситуация с Кенни, который тоже то жив, то мёртв.
  • В мультсериале «Футурама» (6.16) Шредингер был избит полицейскими за нарушение законов квантовой физики.
  • В мультсериале Рик и Морти (2.01) герои встретили котов Шрёдингера в параллельной реальности.
  • В Half-Life 2 тоже был кот в лаборатории (телепортаторы прилагаются), кошмары о котором «до сих пор» навещают Барни. Подробности как бы умолчали… «Hey! About that cat…» — Alyx Vance
  • В игре Bioshock 2 в замороженной комнате есть заледеневший кот Шрёдингер.
  • В весьма доставляющем сериале «Bugs» в роли кота Шрёдингера была улика Красная ртуть в заминированном сейфе. Чтобы доказать — нужно БАХнуть, но тогда улике капец. Ещё там вспоминали собаку Ньютона.
  • В Последнем Дозоре одного пейсателя есть магический девайс Кот Шрёдингера. Пушистый воротник надевался на шею арестанту во избежание применения магии оным. В случае применения магии с Котом Шредингера на шее, девайс разрывал к ебеням шею арестанта острыми шипами, прячущимися в мехе. Надевался на Антона Городецкого. Упоминалось, что назван он был потому, что «никто так и не смог понять, живая эта дрянь или все-таки мертвая», что намекает.
  • Ситуация с котом Шредингера обсуждается главными героями книги Дугласа Адамса «Детективное агентство Дирка Джентли».
  • Одним из героев романа Р. Э. Хайнлайна «Кот, проходящий сквозь стены» является рыжий кот Пиксель, обладающий свойством кота Шредингера находиться в двух состояниях одновременно.
  • Чеширский кот из «Алисы в стране чудес» похож на жертву эксперимента доброго физика. Частичная телепортация и доставляющие вещественные рассуждения прилагаются.
  • В опусе тов. Бира «Чума Шрёдингера» в положении упомянутого кота оказывается всё человечество. Герои решают предотвратить ужасные последствия посредством устранения квалифицированного наблюдателя, могущего зафиксировать коллапс волновой функции. Пикантности добавляет то, что во множество таких наблюдателей входят они сами…
  • По версии Терри «Нашего всё» Пратчетта («Кот без дураков»), кот Шрёдингера всё же телепортировался, как и предполагалось выше.
  • У него же: С формальной точки зрения, кот, закрытый в ящике, может быть либо живым, либо мертвым. Но определить это можно, только открыв крышку. Именно это действие, связанное с открыванием ящика, определяет состояние кота, хотя ученые ошибаются — на самом деле состояний у кота может быть три, а именно: Живой, Мертвый и Вне Себя От Бешенства.
  • В романе Дэна Симмонса «Восход Эндимиона» кошачий ящик Шрёдингера используется в качестве клетки для узников и орудим казни одновременно, ибо религиозность власть имущих не позволяла марать руки в крови еретиков. Жертву помещают в коробку и выпуливают в открытый космос: «Система рециркуляции воздуха и воды, койка, синтезатор пищи, узкая стойка, которая служит одновременно обеденным и письменным столом, а также туалет, раковина и душ, почему-то отделенные от всего остального пластиковой перегородкой»… В корпусе «ящика» спрятана капсула с отравляющим газом. Она вмонтирована в воздушный фильтр, и всякая попытка добраться до нее или проделать дыру в корпусе приведет к тому, что внутрь начнет поступать цианид. Кроме того, в статико-динамическом поле «ящика» находятся счетчик радиации, изотопный элемент и таймер. Мне не суждено узнать, когда именно таймер включит счетчик, когда, крохотный изотоп лишится свинцовой оболочки, когда в камеру устремится поток частиц… Но в ту секунду, когда это случится, Я пойму, что счетчик заработал, и успею еще ощутить перед смертью запах горького миндаля. Надеюсь, все произойдет быстро. С технической точки зрения, если вспомнить древние загадки квантовой механики, я сейчас не жив и не мертв. Пребываю в подвешенном состоянии, плещусь в волнах вероятности, которые предназначались когда-то для кошки в мысленном эксперименте Шредингера.
  • В эпическом киберпанк-романе Мэрси Шелли aka Лёхи Андреева «2048» рассказывается: «Один тип с фамилией, напоминающей напильник, сажал какого-то несчастного биорга в железный ящик, где не было ничего, кроме ампулы с ядом.»
  • В романе Кристофера Сташефа «Маг-целитель» герой IRL видит этого самого кота. У кота там две головы, причём одна умирает, когда оживает вторая, что доставляет.
  • В романе Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» есть одновременно живой и мёртвый механический пёс.
  • «Любая шутка про кота Шрёдингера смешная и несмешная одновременно.»
  • В «ТБВ» физики взрывают моск Пенни котиком Шрёдингера (1 сезон 17 серия).

Это всё намекает нам, что гипотетически кот таки попал в кучу вымышленных измерений одновременно. WAIT. OH SHI—

1 3 yes Показать Скрыть
Кот Шредингера: Парадоксы в физике
Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Мнение Шрёдингера

  • Vk small.pngКуча постеров на тему сабжа
  • Развесёлая песенка о коте Шрёдингера
  • Шрёдингер vs. WFPA
  • Загадка на C#. Требует платформу .NET
Catcat.jpg Кто сказал ня? Кот Шрёдингера!
Lolcats:   Basement CatBurger the Angry CatCeiling CatEMPEROR OF CATKINDHappycatKeyboard CatKitty cat danceLimecatOctocatSerious CatВайп киттенДлиннокотМонорельсовый кот
О котах:   A cat is fine tooGod kills a kittenNEDMThat Fucking CatБабка и котГламурное кисоГоворящие котыКИСА КУКУКот бы говорилКошачий концертКошачье делоМаска-тянНяНя, смерть!Няшные котикиПлоские прямоугольные котыСубкотаХатуль маданЯ и моя сраная кошка
Eipi10.gif   Кот Шрёдингера In.gifМатан

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.

Для чего Шредингер это придумывает?

В квантовой механике считается, что если за ядром никто и ничто не наблюдает, то он находится в смешанном, неопределенном состоянии. И распавшемся, и не распавшемся сразу. А вот когда появляется наблюдатель, ядро оказывается в одном из состояний. Кстати, эксперимент Шредингера имел цель – выяснить, в какой именно момент «кот одновременно мертвый и живой».

А также когда выявляется конкретное состояние. Ученый хочет доказать, что квантовая механика невозможна без тонких деталей. А они определяют, при каких именно условиях случается коллапс волновой функции (изменение состояния). А также определяют, когда объект остается в одном из возможных состояний (никак не в нескольких сразу).

Кот Шредингера: Парадоксы в физике

Эрвин Шредингер хотел указать на странное заключение квантовых теоретиков. Они считали, что обычный человек может увидеть истинное состояние материи невооруженным глазом. Копенгагенская интерпретация квантовой физики была доминирующей в то время. Она считала, что атомы или фотоны существуют в нескольких состояниях в один момент (находятся в суперпозиции) и не переходят в определенное, пока они не наблюдаются.

Эксперимент Шредингера гововит о том, что наблюдатель не может знать, распался атом вещества или нет. К тому же наблюдатель не знает, разбился ли флакон и погиб ли кот. В соответствии с копенгагенской интерпретацией, кот будет жив и мертв, пока кто-то не заглянет в коробку. В квантовой механике способность кошки быть живой и мертвой до тех пор, пока ее не наблюдают, называется квантовой неопределенностью или парадоксом наблюдателя. Логика, лежащая в основе парадокса наблюдателя, заключается в том, что наблюдения могут определять результаты.

Шредингер согласился с тем, что суперпозиция существует. Кстати, при его жизни ученые смогли доказать это, изучая интерференцию в световых волнах. Но он задавался вопросом о том, когда на самом деле суперпозиция сменяется определенным состояние. Эксперимент Шредингера заставил людей задаться вопросом. На самом ли деле возможно определить исход жизни кота, открыв коробку (посмотреть на него)?

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.

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.

Но будет кот жив или мертв, даже если коробку не открывать?

Этим парадоксальным мысленным экспериментом Шредингер доказал ошибочность копенгагенской интерпретации в квантовой физике. Эта интерпретация может срабатывать на микроскопическом уровне. Но к макроскопическому миру она не имеет отношения (кот взят как пример макроскопического мира). То, что ученые знали о природе материи на микроскопическом уровне и то, что люди наблюдают на макроскопическом уровне, еще полностью не изучено. Роль наблюдателя остается важным вопросом в изучении квантовой физики и является бесконечным источником предположений.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Кошки и собаки
Adblock
detector