Elbette "Schrödinger'in Kedisi" gibi bir fenomen olduğunu bir kereden fazla duymuşsunuzdur. Ancak fizikçi değilseniz, büyük olasılıkla, ne tür bir kedi olduğunu ve neden gerekli olduğunu uzaktan hayal edersiniz.
« Shroedinger'ın kedisi"- bu aynı zamanda Nobel Ödülü sahibi ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Bu kurgusal deneyimle bilim insanı, atom altı sistemlerden makroskopik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.
Bu makalede, Schrödinger'in kedi ve kuantum mekaniği hakkındaki teorisinin özü, yüksek teknik eğitimi olmayan bir kişinin erişebileceği şekilde basit kelimelerle açıklanmaya çalışılmıştır. Makale ayrıca, "The Big Bang Theory" serisinden olanlar da dahil olmak üzere deneyin çeşitli yorumlarını sunacak.
Deneyin açıklaması
Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayınlandı. İçinde deney, kullanılarak veya hatta kimliğe bürünme kullanılarak tarif edildi:
Ayrıca burlesk'in yeterli olduğu durumlar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin, aşağıdaki şeytani makineyle (kedinin müdahalesinden bağımsız olması gerekir) birlikte çelik bir odaya kilitlenmesine izin verin: Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki bir saatte sadece bir atom bozunabilir. , ancak aynı olasılıkla parçalanmayabilir; bu olursa, okuma tüpü boşalır ve röle tetiklenir, koniyi hidrosiyanik asitle kıran çekici serbest bırakır.
Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atomun bozunması olmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz. Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu yaşayan ve ölü kediyi (ifade için üzgünüm) eşit parçalara karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu gibi durumlarda tipik olan, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilen makroskopik belirsizliğe dönüştürülmesidir. Bu, "bulanıklık modeli"nin gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engeller. Tek başına, bu belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odaklanmamış bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.
Diğer bir deyişle:
- Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği içeren bir mekanizma ve zehirli bir gaz içeren bir kap içerir. Deneyin parametreleri, 1 saat içinde nükleer bozulma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa gazlı bir kap açılır ve kedi ölür. Çekirdek çürümezse, kedi canlı ve sağlıklı kalır.
- Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip kendimize soruyoruz: Kedi yaşıyor mu öldü mü?
- Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söyler (bkz. kuantum süperpozisyonu). Kutuyu açmadan önce “kedi-çekirdek” sistemi %50 olasılıkla “çekirdek çürümüştür, kedi öldü” durumunda ve “çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor” durumundadır. %50 olasılıkla. Kutuda oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
- Modern Kopenhag yorumuna göre, kedi herhangi bir ara durum olmaksızın canlı/ölüdür. Ve nükleer bozunma durumunun seçimi, kutuyu açma anında değil, aynı zamanda çekirdek dedektöre girdiğinde de gerçekleşir. Çünkü "kedi-detektör-çekirdek" sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi, kutunun insan-gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile ilişkilidir.
Basit kelimelerle açıklama
Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği üzerinde bir gözlem yapılmadıysa, durumu iki durumun - parçalanmış bir çekirdek ve parçalanmamış bir çekirdek, dolayısıyla bir kutuda oturan ve kişileştiren bir kedinin karıştırılmasıyla tanımlanır. bir atomun çekirdeği aynı anda hem canlıdır hem de ölüdür. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir - "çekirdek çürüdü, kedi öldü" veya "çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor."
İnsan dilinin özü: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniğinin bakış açısından, kedinin hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi, ki bu olamaz. Sonuç olarak, kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.
Soru şudur: sistem ne zaman iki durumun bir karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir tane seçer? Deneyin amacı, dalga fonksiyonunun çöküşünün hangi koşullar altında gerçekleştiğini ve kedinin ya ölür ya da hayatta kaldığını, ancak her ikisinin bir karışımı olmaktan çıktığını gösteren bazı kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu göstermektir. Bir kedinin ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), bu atom çekirdeği için de aynı olacaktır. Parçalanmış veya parçalanmamış olmalıdır (Wikipedia).
"The Big Bang Theory"den bir video
Schrödinger'in düşünce deneyinin daha yeni bir yorumu, Penny'nin daha az eğitimli komşusu için okuduğu Big Bang Theory'nin kahramanı Sheldon Cooper'ın hikayesidir. Sheldon'ın hikayesinin özü, Schrödinger'in kedisi kavramının insanlar arasındaki ilişkilerde uygulanabilmesidir. Bir erkek ve bir kadın arasında neler olduğunu anlamak için aralarında nasıl bir ilişki var: iyi ya da kötü, sadece kutuyu açmanız gerekiyor. Ondan önce, ilişki aynı anda hem iyi hem de kötü.
Aşağıda, Sheldon ve Singing arasındaki bu "The Big Bang Theory" diyaloğunun bir video klibi bulunmaktadır.
Deney sonucunda kedi hala yaşıyor mu?
Makaleyi dikkatsizce okuyan, ancak yine de kedi hakkında endişe duyanlar için - iyi haber: endişelenmeyin, verilerimize göre, çılgın bir Avusturyalı fizikçinin düşünce deneyinin bir sonucu olarak
HİÇ BİR KEDİ YARALANMAMIŞTIR
"Schrödinger'in kedisi", muhtemelen tahmin ettiğiniz gibi Schrödinger veya daha doğrusu Nobel fizik ödülü sahibi Avusturyalı bilim adamı Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger tarafından sahnelenen eğlenceli bir düşünce deneyinin adıdır.Wikipedia deneyi şöyle tanımlıyor: kutuda radyoaktif çekirdek ve zehirli gaz içeren bir mekanizma bulunur.Deneyin parametreleri, çekirdeğin 1 saat içinde bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir.Çekirdek parçalanırsa mekanizmayı harekete geçirir - bir kap gazla açılır ve kedi ölür.
Kuantum mekaniğine göre, çekirdek üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa, durumu iki durumun üst üste binmesi (karıştırılması) ile tanımlanır - parçalanmış bir çekirdek ve çözülmemiş bir çekirdek, bu nedenle bir kutuda oturan bir kedi hem canlı hem de ölüdür. aynı zamanda. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görmek zorundadır: "çekirdek parçalandı, kedi öldü" veya "çekirdek parçalanmadı, kedi yaşıyor."
Çıkışta canlı veya ölü bir kedimiz olduğu ortaya çıktı, ancak potansiyel olarak kedi aynı anda hem canlı hem de ölü. Böylece Schrödinger, kuantum mekaniğinin sınırlarını ona belirli kurallar uygulamadan kanıtlamaya çalıştı.
Kuantum fiziğinin Kopenhag yorumu - ve özellikle bu deneyin - kedinin potansiyel evrelerden birinin (canlı-ölü) özelliklerini ancak gözlemci sürece müdahale ettikten sonra edindiğini gösterir.
Yani, belirli bir Schrödinger bir çekmeceyi açtığında, kesinlikle sosis kesmesi veya bir veteriner çağırması gerekecek. Kedi kesinlikle hayatta olacak veya aniden ölecek. Ancak süreçte bir gözlemci olmadığı sürece - görme biçiminde şüphesiz avantajlara ve en azından net bilince sahip belirli bir kişi - kedi "gök ile yer arasında" askıya alınmış bir durumda olacaktır.
Kendi başına yürüyen bir kedinin eski meseli bu bağlamda yeni tonlar alır. Şüphesiz, Schrödinger'in kedisi evrendeki en müreffeh yaratık değildir. Kediye onun için mutlu bir sonuç dileyelim ve kuantum mekaniğinin gizemli ve bazen acımasız dünyasından başka bir eğlenceli probleme dönelim.
Kulağa şöyle geliyor: "Yakınlarda bu sesi algılayabilecek kimse yoksa, ormana düşen bir ağaç nasıl bir ses çıkarır?" Burada mutsuz / mutlu bir kedinin siyah-beyaz kaderinin aksine, çok renkli bir spekülasyon paleti ile karşı karşıyayız: ses yok / ses var, nedir, varsa ve varsa değil, o zaman neden? Bu soruyu çok basit bir nedenle cevaplamak imkansız - bir deney yapmanın imkansızlığı. Sonuçta, herhangi bir deney, algılayabilen ve sonuç çıkarabilen bir gözlemcinin varlığını ima eder.
"Büyülü gerçekçiliğin" parlak bir temsilcisi olan ünlü Arjantinli yazar Julio Kartazar'ın, gözlemci olmadan bırakılan ofis mobilyalarının, "sert" uzuvları germek için boş zamanı kullanıyormuş gibi, ofis içinde nasıl hareket ettiği hakkında kısa bir hikayesi var.
Yani, yokluğumuzda etrafımızdaki gerçekliğin nesnelerine ne olduğunu tahmin etmek imkansızdır. Ve eğer algılamak imkansızsa, o zaman yoktur. Odadan çıktığımız anda, odanın kendisi ile birlikte tüm içeriği sona erer veya daha doğrusu sadece potansiyel olarak var olmaya devam eder.
Aynı zamanda, bir yangın veya sel, ekipman hırsızlığı veya davetsiz misafirler var. Üstelik biz de onun içinde, farklı potansiyel hallerde varız. Biri odanın içinde dolaşıyor ve aptal bir melodi ıslık çalıyor, diğeri üzülerek pencereye bakıyor, üçüncüsü karısıyla telefonda konuşuyor. Ani ölümümüz veya beklenmedik bir telefon görüşmesi şeklindeki iyi haberlerimiz bile içinde yaşıyor.
Bir an için kapının arkasına gizlenmiş tüm olasılıkları hayal edin. Şimdi tüm dünyamızın bu tür gerçekleşmemiş potansiyellerin bir koleksiyonu olduğunu hayal edin. Komik, değil mi?
Ancak, burada mantıklı bir soru ortaya çıkıyor: peki ne? Evet - komik, evet - ilginç, ama aslında ne fark eder? Bilim bu konuda mütevazı bir şekilde sessizdir. Kuantum fiziği için, bu tür bilgiler Evreni ve mekanizmalarını anlamada yeni yollar açar, ancak büyük bilimsel keşiflerden uzak olan biz insanlar için bu tür bilgiler işe yaramaz gibi görünüyor.
Ama nasıl - hiçbir şey için!? Sonuçta, eğer ben ölümlü, bu dünyada varsam, o zaman ölümsüz, başka bir dünyada varım! Hayatım bir dizi başarısızlık ve hayal kırıklığından oluşuyorsa, o zaman bir yerlerde varım - şanslı ve mutlu muyum? Aslında, biz girene kadar yer olmadığı gibi, duyularımızın dışında hiçbir şey yoktur. Algı organlarımız, ancak beynimizde "çevreleyen" dünyanın bir resmini çizerek bizi aldatır. Gerçekten dışımızda olan şey, yedi mührün ardında bir sır olarak kalır.
Schrödinger'in kedisi, insanlığın çok sevdiği tüm fokların, kedilerin, kedilerin, kediciklerin en gizemlisidir. "Kedilerle" viral videolar, günlük milyonlarca görüntüleme ile World Wide Web'e dağılmıştır ve reklam panolarındaki sevimli kedi yavrularının görüntüleri herhangi bir ürünü satın almamızı sağlayabilir. Bilimi yaygınlaştırma alanında bıyıklı çizgili kahramanlar da vardır. Daha doğrusu, biri Schrödinger'in kedisidir. Kuantum mekaniği sorularıyla uğraşmasanız bile muhtemelen duymuşsunuzdur. Öyleyse neden ünlü kedi, neredeyse yüz yıl boyunca fizikçilere ve söz yazarlarına musallat oldu ve aynı zamanda modern kitle kültürünün en meraklı nesnelerinden biri haline geldi?
Bir metafor olarak Schrödinger'in kedisi
Kulağa paradoksal gelse de, Avusturyalı teorik fizikçi ve Nobel Ödülü sahibi Erwin Schrödinger, en gizemli kedinin sahibi değil “babası”. Nihayet Shroedinger'ın kedisi bir düşünce deneyi, teorik bir paradoks ve kuantum süperpozisyonunu tanımlamak için gerçekten çarpıcı bir metafordur.
Bir kedi var mıydı?
"Schrödinger'in kedisi var mıydı?" hala açık kalıyor. Bazı kaynaklara göre, ilk baskılardan birinde FizikBugün bilim adamının evcil kedisi Milton ile bir fotoğrafı var. Öte yandan, Erwin Schrödinger'in varsayımsal deneyini anlattığı 1935 tarihli makalenin orijinal metninde, ortaya çıkan bir kedi değil, bir kedidir (die Katze). Fizikçi neden konseptinin ana karakteri olarak kediyi seçti? Bir kedi nasıl kedi oldu? Bu sorular retorik olarak kalmaya mahkum görünüyor.
Schrödinger'in kedisi %50 ölü
Designua / Shutterstock.comBununla birlikte, araştırmacının kişisel evcil hayvanı hala araştırmacı için ilham kaynağıysa, görünüşe göre bunun nedeni bir kedi tarafından kırılan bir vazo veya hasarlı duvar kağıdıydı. Çünkü deney sırasında Schrödinger'in kedisinin yaptığı asıl şey çelik bir kutuya kilitlenmek ve ... ölüyor. Doğru, %50 olasılıkla. Daha doğrusu, zavallı hayvana ek olarak, kutunun içine radyoaktif bir çekirdek ve zehirli bir gaz içeren bir kap içeren özel bir mekanizma yerleştirilir. Çekirdek parçalanırsa, mekanizma tetiklenir ve salınan gazdan kedi ölür. Çalışmıyorsa yaşıyor. Ancak sadece kutuyu açan bir gözlemci kaderini öğrenebilir. O zamana kadar kedi aynı anda hem canlıdır hem de ölüdür.
Kuantum mekaniği kedi olmadan aynı değil
İlk bakışta paradoksal olan tüm bu durum, kuantum mekaniğinin hükümlerinden birini açıkça göstermektedir. Ona göre, atom çekirdeği aynı anda tüm olası durumlardadır: çürüme ve çürüme değil. Bir atom gözlemlenmiyorsa, durumu bu iki özelliğin bir karışımı ile tanımlanır. Bu nedenle, okunan kedi - atomun çekirdeği hem canlı hem de ölüdür. Ve bu sadece imkansız. Bu, kuantum mekaniğinin, bir kedinin kaderinin kesin olarak açık olduğu koşulları belirleyen bazı kurallardan yoksun olduğu anlamına gelir.
Schrödinger'in kedisi: çeşitler
Çelik bir kutudaki efsanevi kedi ile neler olduğunun anlamının birkaç yorumu olması şaşırtıcı değil.
- Kopenhag çeşidi
Niels Bohr ve Werner Heisenberg tarafından kuantum mekaniğinin bir Kopenhag yorumu var. Ona göre kedi, gözlemciden bağımsız olarak her iki durumda da kalır. Sonuçta belirleyici an, kutu açıldığında değil, mekanizma tetiklendiğinde gerçekleşir. Yani, geleneksel olarak, hayvan uzun zaman önce gazdan öldü ve kutu hala kilitli. Başka bir deyişle, Kopenhag yorumunda "ölü-canlı" bir durum yoktur, çünkü nükleer bozunmaya tepki veren bir dedektör tarafından belirlenir.
- Everett çeşidi
Ayrıca çok dünyalı bir yorum veya Everett'in yorumu da var. Schrödinger'in kedisiyle olan deneyimini, kutunun açıldığı anda bölünen iki ayrı ayrı dünya olarak yorumluyor. Bir evrende kedi hayatta ve iyi durumda, diğerinde deneyden sağ çıkmadı.
- "Kuantum intiharı"
Öyle ya da böyle, zavallı Schrödinger'in kedisi birçok fizikçi tarafından "işkence" gördü. Örneğin bazıları, bir kediyle ilgili durumu hayvanın kendisi açısından düşünmeyi önerdi - sonuçta, ölü mü diri mi dünyadaki tüm fizikçilerden daha iyi biliyor. Doğrusu, tartışamazsınız. Bu yaklaşıma "kuantum intiharı" denir ve varsayımsal olarak bu yorumlardan hangisinin doğru olduğunu kontrol etmenizi sağlar.
Herkes kendi çeşidini üretebilir
Modern fizik bilimine bakarsanız, araştırma sayfalarında Schrödinger'in uzun süredir acı çeken kedisinin tüm canlılardan daha canlı olduğunu güvenle söyleyebiliriz. Bilim adamları zaman zaman bu bilinen paradoksa çözümlerini sunmakta ve aynı zamanda çok ilginç gelişmeler çerçevesinde kavramı geliştirmektedir.
- "İkinci kutu"
Örneğin, geçen yıl Yale Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, ölümcül saklambaç için Schrödinger'in kedisine ikinci bir kutu "verdi". Bu yaklaşıma dayanarak, bilim adamları bir kuantum bilgisayarın çalışması için gerekli olan sistemi simüle etmeye çalıştılar. Sonuçta, bildiğiniz gibi, bu tür bir makine oluşturmanın ana zorluklarından biri, hataları düzeltme ihtiyacıdır. Ve ortaya çıktığı gibi, Schrödinger'in kedilerini çekmek, fazla kuantum bilgisini yönetmenin umut verici bir yolu.
- "Mikrokat"
Ve sadece birkaç hafta önce, kuantum optiği alanında Rus uzmanlar tarafından yönetilen uluslararası bir bilim adamları ekibi, kuantum ve klasik dünyalar arasındaki sınırı araştırmak için mikroskobik Schrödinger kedilerini "yetiştirmeyi" başardı. Schrödinger'in kedisi, fizikçilerin kuantum iletişim ve kriptografi teknolojilerini geliştirmelerine bu şekilde yardımcı oluyor.
Schrödinger'in kedisi bir pop kültür yıldızı
Afrika Stüdyosu / Shutterstock.com
Kedi talihsiz kutusundan kaçamazsa, bilimsel kavramların ve araştırma sayfalarının sınırlarının dışına çıkmayı başardı. Ve nasıl!
Zor bir kaderi olan gizemli bir kedinin karakteri, kitle kültürünün eserlerinde kıskanılacak bir sabitlikle ortaya çıkıyor. Böylece Schrödinger'in kedisi Terry Pratchett, Fredrik Paul, Douglas Adams ve diğer dünyaca ünlü yazarların kitaplarında yer alır. Tabii ki, "The Big Bang Theory" ve "Doctor Who" gibi popüler televizyon projelerinde kediden bahsedildi. Schrödinger'in kedisinin görüntüsünün video oyunlarında ve şarkı sözlerinde sürekli görüldüğünden bahsetmiyorum bile. ThinkGeek ise bir yüzünde “Schrödinger'in kedisi yaşıyor”, diğer yüzünde “Schrödinger'in kedisi öldü” yazan tişörtler satarak şimdiden bir servet kazandı.
Kediler daha iyisini yapar
Katılıyorum, şaşırtıcı bir şeyi gözlemleyebilirsiniz: en ünlü bilimsel kedi, bir hipotezi test etmek için yalnızca görselleştirilmiş bir modeldir. Bununla birlikte, kuyruklu evcil hayvanın buna katılımı, deneye önemli miktarda şiir ve çekicilik kazandırdı. Ya da belki de sadece kedilerin her şeyi daha iyi yapmasıdır? Oldukça mümkün.
Ve unutmayın: Schrödinger'in deneyinin sonucunda tek bir kedi bile zarar görmedi.
Bir hata bulursanız, lütfen bir metin parçası seçin ve Ctrl + Enter.
Belki bazılarınız "Schrödinger'in kedisi" gibi bir tabir duymuşsunuzdur. Ancak çoğu insan için bu isim hiçbir şey ifade etmez.
Kendinizi düşünen bir özne olarak görüyorsanız ve hatta bir entelektüel gibi davranıyorsanız, Schrödinger'in kedisinin ne olduğunu ve neden ünlü olduğunu kesinlikle öğrenmelisiniz.
Shroedinger'ın kedisi Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger tarafından önerilen bir düşünce deneyidir. Bu yetenekli bilim insanı, 1933'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.
Ünlü deneyiyle, atom altı sistemlerden makroskopik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.
Erwin Schrödinger teorisini orijinal bir kedi örneğiyle açıklamaya çalıştı. Fikrinin herhangi bir kişi tarafından anlaşılabilmesi için mümkün olduğunca basit bir şekilde yapmak istedi.
Başarılı olup olmadığını, makaleyi sonuna kadar okuyarak öğreneceksiniz.
Schrödinger'in kedisi deneyinin özü
Belirli bir kedinin (bir kedinin doğrudan müdahalesinden korunması gereken) cehennem gibi bir makineyle birlikte çelik bir odada kilitli olduğunu varsayalım: Geiger sayacının içinde o kadar az miktarda radyoaktif madde var ki, sadece bir atom bozunabilir. bir saat içinde, ancak aynı olasılıkla parçalanmayabilir; bu olursa, okuma tüpü boşalır ve röle tetiklenir, koniyi hidrosiyanik asitle kıran çekici serbest bırakır.
Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atomun bozunması olmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz.
Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu yaşayan ve ölü kediyi (ifade için üzgünüm) eşit parçalara karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir.
Bu tür durumlarda tipik olan, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilen makroskopik belirsizliğe dönüştürülmesidir.
Bu, "bulanıklık modeli"nin gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engeller. Kendi başına, bu belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez.
Bulanık veya odaklanmamış bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.
Başka bir deyişle, bir kutumuz ve bir kedimiz var. Kutu, radyoaktif atom çekirdeğine sahip bir cihaz ve zehirli bir gaz içeren bir kap içerir.
Deney sırasında çekirdeğin bozunma veya bozunmama olasılığı %50'ye eşittir. Dolayısıyla parçalanırsa hayvan ölür, çekirdek parçalanmazsa Schrödinger'in kedisi hayatta kalır.
Kediyi bir kutuya kilitleriz ve hayatın kırılganlığını düşünerek bir saat bekleriz.
Kuantum mekaniği yasalarına göre, çekirdek (ve dolayısıyla kedinin kendisi) aynı anda tüm olası durumlarda olabilir (bkz. kuantum süperpozisyonu).
Kutu hala açık olana kadar, "kedi-çekirdek" sistemi olayların sonucu için iki seçenek varsayar: %50 olasılıkla "çekirdeğin çürümesi - kedi öldü" ve "çekirdeğin çürümesi". çekirdek olmadı - kedi yaşıyor" aynı olasılıkla.
Kutunun içinde oturan Schrödinger'in kedisinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
Kopenhag yorumu, her durumda, kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu söylüyor. Çekirdek bozunma seçimi kutuyu açtığımızda değil, çekirdek dedektöre girdiğinde de gelir.
Bunun nedeni, "kedi-detektör-çekirdek" sisteminin dalga fonksiyonunun azaltılmasının, yandan gözlemleyen kişi ile hiçbir şekilde bağlantılı olmamasıdır. Atom çekirdeğinin dedektör-gözlemcisi ile doğrudan ilişkilidir.
Basit kelimelerle Schrödinger'in kedisi
Kuantum mekaniği yasalarına göre, atom çekirdeği üzerinde herhangi bir gözlem yoksa, ikili olabilir: yani bozunma olur ya da olmaz.
Bundan, bir kutudaki ve bir çekirdeği temsil eden bir kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olabileceği sonucu çıkar.
Ancak gözlemci kutuyu açmaya karar verdiği anda 2 olası durumdan sadece birini görebilecek.
Ama şimdi mantıklı bir soru ortaya çıkıyor: sistem ikili bir biçimde tam olarak ne zaman sona eriyor?
Bu deneyim sayesinde Schrödinger, dalga fonksiyonunun ne zaman çökeceğini açıklayan kesin kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu savundu.
Schrödinger'in kedisinin er ya da geç ya canlı ya da ölü olacağı gerçeğini göz önünde bulundurursak, bu atom çekirdeği için aynı olacaktır: Atomik bozunma ya meydana gelir ya da olmaz.
İnsan dilinde deneyimin özü
Schrödinger, bir kedi örneğini kullanarak, kuantum mekaniğine göre bir hayvanın aynı anda hem canlı hem de ölü olacağını göstermek istedi. Bu, aslında, kuantum mekaniğinin günümüzde önemli kusurları olduğu sonucuna varıldığı için imkansızdır.
"The Big Bang Theory"den bir video
Dizinin karakteri Sheldon Cooper, "solgun" arkadaşına Schrödinger'in Kedisi deneyinin özünü açıklamaya çalıştı. Bunu yapmak için bir erkek ve bir kadın arasındaki ilişki örneğini kullandı.
Ne tür bir ilişkileri olduğunu öğrenmek için kutuyu açmanız yeterli. Ve kapalıyken, ilişkileri aynı anda hem olumlu hem de olumsuz olabilir.
Schrödinger'in kedisi deneyden sağ çıktı mı?
Okurlarımızdan herhangi biri kedi için endişeleniyorsa, sakinleşmelisin. Deney sırasında hiçbiri ölmedi ve Schrödinger kendisi deneyini aradı. zihinsel, yani, yalnızca akılda gerçekleştirilir.
Schrödinger'in Kedisi deneyinin özünün ne olduğunu anladığınızı umuyoruz. Herhangi bir sorunuz varsa, yorumlarda onlara sorabilirsiniz. Ve elbette, bu makaleyi sosyal ağlarda paylaşın.
İsterseniz - siteye abone olun benenteresanFakty.org herhangi bir uygun şekilde. Bizimle her zaman ilginç!
Gönderiyi beğendin mi? Herhangi bir tuşa basın:
Son zamanlarda tanınmış bilimsel portal "PostNauka" da yayınlanan, yazarın Emil Akhmedov'un ünlü paradoksun nedenleri ve ne olmadığı hakkındaki makalesidir.
Fizikçi Emil Akhmedov, olasılıksal yorumlama, kapalı kuantum sistemleri ve paradoks formülasyonu üzerine.
Kanımca, kuantum mekaniğinin psikolojik, felsefi ve diğer birçok açıdan en zor kısmı, olasılıksal yorumudur. Birçok insan olasılık yorumuyla tartıştı. Örneğin Einstein, Podolsky ve Rosen ile birlikte olasılıkçı yorumu reddeden bir paradoks icat etti.
Bunlara ek olarak Schrödinger, kuantum mekaniğinin olasılıksal yorumuyla da tartıştı. Kuantum mekaniğinin olasılıksal yorumunun mantıksal bir çelişkisi olarak Schrödinger, Schrödinger'in kedisi paradoksunu icat etti. Farklı şekillerde formüle edilebilir, örneğin: Diyelim ki bir kedinin oturduğu bir kutunuz var ve bu kutuya ölümcül bir gaz tüpü bağlı. Bu silindirin anahtarına, öldürücü bir gaz kabul eden veya etmeyen bir tür cihaz bağlanmıştır, bu şu şekilde çalışır: polarize edici bir cam vardır ve gerekli polarizasyondan geçen bir foton varsa, silindir yanar, gaz kediye akar; foton yanlış polarizasyona sahipse, balon açılmaz, anahtar açılmaz, balon kediye gaz almaz.
Fotonun dairesel olarak polarize olduğunu ve cihazın doğrusal polarizasyona yanıt verdiğini varsayalım. Net olmayabilir, ama çok önemli değil. Foton belirli bir olasılıkla polarize olacak, bir olasılıkla - başka bir şekilde. Schrödinger şöyle dedi: Bir noktada, biz kapağı açıp kedinin ölü mü yoksa canlı mı olduğunu (ve sistem kapandığını) görene kadar, kedi büyük olasılıkla canlı olacak ve bir olasılıkla ölecek. Belki paradoksu özensizce formüle ediyorum, ama sonuçta kedinin ne canlı ne de ölü olduğu garip bir durum ortaya çıkıyor. Paradoks böyle formüle edilir.
Bana göre bu paradoksun son derece açık ve net bir açıklaması var. Belki bu benim kişisel bakış açım, ama açıklamaya çalışacağım. Kuantum mekaniğinin temel özelliği şudur: Kapalı bir sistem tarif edersek, kuantum mekaniği dalga mekaniğinden, dalgaların mekaniğinden başka bir şey değildir. Bu, çözümleri dalga olan diferansiyel denklemlerle tanımlandığı anlamına gelir. Dalgaların ve diferansiyel denklemlerin olduğu yerde matrisler vb. vardır. Bunlar iki eşdeğer tanımdır: matris tanımı ve dalga tanımı. Matris tanımı Heisenberg'e, dalga tanımı Schrödinger'e aittir, ancak aynı durumu tanımlarlar.
Aşağıdakiler önemlidir: sistem kapalıyken, bir dalga denklemi ile tanımlanır ve bu dalgaya ne olduğu bir tür dalga denklemi kullanılarak tanımlanır. Kuantum mekaniğinin tüm olasılıksal yorumu, sistem açıldıktan sonra ortaya çıkar - dışarıdan büyük bir klasik, yani kuantum olmayan nesne tarafından etkilenir. Maruz kalma anında, bu dalga denklemi ile tanımlanmayı bırakır. Dalga fonksiyonunun sözde indirgenmesi ve olasılıksal yorumlama ortaya çıkar. Açılma anına kadar sistem dalga denklemine göre gelişir.
Şimdi büyük bir klasik sistem ile küçük bir kuantum sistem arasındaki fark hakkında birkaç yorum yapmamız gerekiyor. Genel olarak konuşursak, dalga denklemi kullanılarak büyük bir klasik sistem de tanımlanabilir, ancak bu tanımlamayı sağlamak genellikle zor olsa da, gerçekte tamamen gereksizdir. Bu sistemler, eylemleriyle matematiksel olarak ayırt edilir. Sözde nesne kuantum mekaniğinde, alan teorisindedir. Klasik bir büyük sistem için eylem çok büyüktür ve kuantum küçük bir sistem için eylem küçüktür. Ayrıca, bu eylemin gradyanı - bu eylemin zaman ve uzaydaki değişim oranı - büyük bir klasik sistem için çok büyük ve küçük bir kuantum sistemi için küçüktür. İki sistem arasındaki temel fark budur. Klasik bir sistem için eylemin çok büyük olması nedeniyle, onu bazı dalga denklemleriyle değil, Newton yasası gibi klasik yasalarla açıklamak daha uygundur. Örneğin, bu nedenle Ay, Dünya'nın etrafında, bir atomun çekirdeği etrafındaki bir elektron gibi değil, kesin, iyi tanımlanmış bir yörüngede, klasik bir yörüngede, yörüngede döner. Küçük bir kuantum sistemi olan elektron, atomun içinde durağan bir dalga gibi çekirdek etrafında hareket ederken, hareketi duran bir dalga ile tanımlanır ve bu iki durum arasındaki farktır.
Kuantum mekaniğinde ölçüm, büyük bir klasik sistemle küçük bir kuantum sistemi üzerinde hareket ettiğiniz zamandır. Bundan sonra dalga fonksiyonunun indirgenmesi gerçekleşir. Bana göre, Schrödinger paradoksunda bir balonun veya bir kedinin varlığı, bir fotonun polarizasyonunu ölçen büyük bir klasik sistemin varlığı ile aynıdır. Buna göre ölçüm, kutunun kapağını açıp kedinin canlı mı ölü mü olduğunu gördüğümüz anda değil, fotonun polarize camla etkileşime girdiği anda gerçekleşiyor. Böylece, bu anda foton dalga fonksiyonu azalır, balon tamamen belirli bir durumdadır: ya açılır ya da açılmaz ve kedi ölür ya da ölmez. Her şey. Belli bir olasılıkla yaşadığı, bir olasılıkla öldüğü "olasılıklı kediler" yoktur. Schrödinger'in kedi paradoksunun birçok farklı formülasyonu olduğunu söylediğimde, bir kediyi öldüren veya canlı bırakan bir cihaz bulmanın birçok farklı yolu olduğunu söyledim. Özünde, paradoksun formülasyonu değişmez.
Bu paradoksu çoklu dünyalar vb. yardımıyla açıklamaya yönelik başka girişimler duydum. Bana göre bütün bu açıklamalar su tutmaz. Bu videoda kelimelerle anlattıklarım matematiksel forma sokulabilir ve bu ifadenin doğruluğu teyit edilebilir. Bir kez daha vurguluyorum ki, bence, küçük bir kuantum sisteminin dalga fonksiyonunun ölçülmesi ve indirgenmesi, büyük bir klasik sistemle etkileşim anında gerçekleşir. Böylesine büyük bir klasik sistem, kediyle kutu açıp kedinin yaşayıp yaşamadığını gören bir kişi değil, onu öldüren bir cihaza sahip bir kedidir. Yani, ölçüm, kediyi kontrol etme anında değil, bu sistemin bir kuantum parçacığı ile etkileşimi anında gerçekleşir. Bana göre bu tür paradokslar, teorilerin uygulanması ve sağduyu ile açıklanır.
Deneyin özü
Schrödinger'in orijinal makalesinde deney şu şekilde anlatılmaktadır:
Ayrıca burlesk'in yeterli olduğu durumlar da oluşturabilirsiniz. Belirli bir kedi, aşağıdaki cehennem makinesiyle (kedinin doğrudan müdahalesinden korunması gereken) birlikte çelik bir odaya kilitlenir: Geiger sayacının içinde çok küçük bir miktar radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki sadece bir atom bozunabilir bir saat içinde, ancak aynı olasılıkla parçalanabilir ve parçalanamaz; bu olursa, okuma tüpü boşalır ve röle tetiklenir, koniyi hidrosiyanik asitle kıran çekici serbest bırakır. Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atomun bozunması olmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz. Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu yaşayan ve ölü kediyi (ifade için üzgünüm) eşit parçalara karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu tür durumlarda tipik olan, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilen makroskopik belirsizliğe dönüştürülmesidir. Bu, "bulanıklık modeli"nin gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engeller. Kendi başına, bu belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odaklanmamış bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır. Kuantum mekaniğine göre, çekirdek üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa, durumu iki durumun üst üste binmesi (karıştırılması) ile tanımlanır - çürümüş bir çekirdek ve çözülmemiş bir çekirdek, bu nedenle bir kutuda oturan bir kedi hem canlı hem de ölüdür. aynı zamanda. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir - "çekirdek çürüdü, kedi öldü" veya "çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor." Soru şudur: sistem ne zaman iki durumun bir karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir tane seçer? Deneyin amacı, dalga fonksiyonunun çöküşünün hangi koşullar altında gerçekleştiğini ve kedinin ya ölür ya da hayatta kaldığını, ancak her ikisinin bir karışımı olmaktan çıktığını gösteren bazı kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu göstermektir.
Bir kedinin ya diri ya da ölü olması gerektiği açık olduğuna göre (yaşamla ölümü birleştiren bir durum yoktur), atom çekirdeği için de bu aynı olacaktır. Parçalanmış veya parçalanmamış olmalıdır.
Orijinal makale 1935'te yayınlandı. Makalenin amacı Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından aynı yılın başlarında yayınlanan Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) paradoksunu tartışmaktır.
Yükleniyor ...