Ми розповімо вам суть уявного експерименту під назвою "Кот Шредінгера", його історію та вплив на світову культуру. Наш девіз: "Фізика - це просто!".

«Кот Шредінгера» це не тільки науково-популярний журнал, що випускається на території Росії, і не вигадка авторів популярного телесеріалу "Теорія Великого вибуху" - це один з найбільш парадоксальних уявних експериментів в історії науки. Його розробив видатний фізик-теоретик Ервін Шредінгер з Австрії. Причому слово видатний це не просто комплімент. Свого часу цей вчений став лауреатом Нобелівської премії.

зміст:

1. Суть експерименту, його опис
2. Пояснення простими словами
3. Практичне підтвердження уявного експерименту
4. Наукове переосмислення історії з котом Шредінгера
5. Популярність кота Шредінгера в світі

Уявні експерименти з котом у Шредінгера виникли не на порожньому місці. З їх допомогою фізик хотів пояснити непрофесіоналові існуючі прогалини в квантовій механіці у зв'язку з особливостями створених відносин до макроскопічних систем з позицій систем субатомних. Причому тут вигадані коти і все таке інше? Варто трохи потерпіти і ми розкриємо всі таємниці. Нижче ви знайдете докладну інформацію про цю дивовижну уявному експерименті, кілька відео, що пояснюють проблеми квантової механіки "очима приреченого Котак", а також дані про те, яке відбиток котячий експеримент знайшов у світовій культурі.

Уявний експеримент, в якому прославився безіменний кіт, вперше був опублікований в науковій пресі в 1935 р цей далекий від нас день Ервін Шредінгер ще не знав, що незабаром після публікації його "образне мислення" так розбурхає широкі громадські маси, тому писав, напевно , кілька наукоподібно і не оглядаючись на захисників вигаданих тварин. Отже, ось адаптована витяг з наукової роботи відомого фізика:

Припустимо, деякий кіт знаходиться під замком в камері зі сталі, а компанію йому складає машина смерті (захищена від прямого контакту з твариною). Далі про роботу цієї машини. Всередину лічильника Гейгера поміщено найменше кількість радіоактивного елемента. Воно настільки невелика, що по закінченню якого години розпастися здатний лише один атом. З аналогічною ймовірністю він може залишитися цілим. У разі розпаду атома розрядиться зчитує трубка, відбудеться активація реле, в результаті чого молоток обрушиться на скляну ємність з синильною кислотою всередині. Вирвався назовні отрута вб'є нещасну тварину.

Якщо засікти час і залишити в спокої на 60 хвилин сталеву камеру з котом, то можна говорити про те, що тварина виживе, якщо не відбудеться розпад атома. Адже як тільки це станеться - коту не минути лиха. В цілому пси-функція системи зможе це висловити, змішуючи в собі мертвого і живого кота в рівних частинах.

В аналогічних ситуаціях характерним можна вважати факт, що спочатку обмежена атомним світом невизначеність трансформується в невизначеність вже макроскопічну. Її можна усунути, просто заглянувши всередину металевої камери. Однак такий поворот перешкоджає наївному прийняття "моделі розмиття", як відбиває навколишнє нас реальність. Тут немає місця неясності або суперечностей. Насправді є різниця між неякісним нечітким фотознімком і чіткої фотографією (наприклад, туману).

Механізм уявного експерименту "Кот Шредінгера":

А. Маємо металеву камеру, в яку збираємося посадити кота. У цій самій камері вже є пристрій з отруйним газом, яке в дію може призвести розпад одного атома радіоактивного речовини. За одну годину експерименту ймовірність розпаду атома п'ятдесят на п'ятдесят. Якщо по закінченню шістдесяти хвилин атом не розпався - коту пощастило - газ не буде розпорошено в металевій камері.

Б. Засовує бідолаху кота в металеву камеру і починаємо ворожити живий він чи ні!

В. Причому тут квантова механіка? З її позиції і кіт, і атомне ядро ​​одномоментно перебувають в двох станах. Для квантової суперпозиції це в цілому характерно. У нашому випадку, до моменту, як ми заглянемо в металеву камеру, що кіт, що ядро ​​атома з ймовірністю в п'ятдесят відсотків перебувають у стані "тварина загинула, ядро ​​вже не існує", і одночасно зі схожою ймовірністю - "тварина живе, ядро ​​ціле ". У кота, таким чином, унікальний статус - в один і той же проміжок часу він мертвий і одночасно живий.

Г. Сучасні інтерпретатори уявного експерименту австрійського вченого стверджують, що тварина в один і той же час мертво і живе, причому без яких би то не було проміжних стадій. При цьому процес вибору стану розпаду або НЕ розпаду ядра має місце лише в момент, коли сторонній спостерігач заглядає в металеву камеру. Це відбувається в момент, коли ядро ​​розпізнається детектором в лічильнику Гейгера. Насправді ж, редукція хвильової функції взаємодії «тварина-детектор-атомне ядро» з спостерігачем ніяк не пов'язана. Зате цей зв'язок є саме з детектором, так як саме він виступає в якості спостерігача для атомного ядра.

Квантова механіка стверджує, що якщо не відслідковувати безпосередньо стан атомного ядра, то описати його можна буде як щось середнє між 2-х станів: цілого і розпався ядра. Так і виходить, що бідолаха кіт (як метафора атомного ядра) одночасно і живе, і навпаки - мертвий. Тільки при прямому спостереженні (якщо вдасться заглянути всередину металевої камери) вчений здатний буде точно позначити в якому становищі знаходиться домашня тварина: воно або мертво і ядро ​​розпалося, або кіт живий і ядро ​​знаходиться в цілому стані.

Людською мовою суть експерименту Ервіна Шредінгера можна передати наступним чином: з позицій квантової механіки, тварина і мертво, і живе - ситуація неможлива. Таким чином, сама квантова механіка, настільки звеличувана деякими вченими, як надзвичайно точна наука, недосконала.

Своїм експериментом Шредінгер хотів насправді задатися питанням про те, в який саме момент система не стане бути змішанням 2-х станів атома і визначитися з одним з них? Вчений продемонстрував нам, що в квантовій механіці є нестача знань в теоретичній частині, що не дає шансу визначити за яких умов у хвильової функції станеться колапс: коли тварина або вмирає, або отримує шанс жити далі, переставши при цьому перебувати в змішаному стані. Проміжного стану між життям і смертю немає, а з цієї причини його не повинно бути і у ядра атома, яке повинно виявитися або цілим, або розпалися.

Слава Ервіна Шредінгера заважала і заважає спати деяким вченим, тому вони намагаються або підтвердити його теорію на практиці і встати з австрійцем на один щабель пошани, або - спростувати (щоб "в гордині своїй піднестися над ним"). Так, в 1997 році фізик з Массачусетського університету Девід Річард вивів, що квантова фізика насправді поширюється не на одні елементарні частинки, але навіть на молекули з макросвіту. Слідом за ним, американський вчений з Інституту стандартів і технологій Крістофер Монро в ході експерименту підтвердив реальність (на атомному рівні) парадоксу "кота Шредінгера".

Крістофер Монро зробив ось що: сильним лазерним променем відсік у атома гелію один електрон (у гелію їх всього два). "Відколовся" електрон став іоном, його знерухомили і охолодили практично до нульової температури. У який перебував на орбіті атома гелію, а точніше - у його останнього електрона виявилося дві можливості по якій траєкторії обертатися - за годинниковою стрілкою або у зворотному напрямку. Вибору електрон так і не встиг зробити, так як фізики зупинили його на місці за допомогою лазерного променя. І тут сталося диво: атомів гелію стало два (був всього один!). При цьому один електрон став крутитися за годинниковою стрілкою, а інший в зворотному напрямку. І нехай відстань між двома новоспеченими атомами виявилося не більше 83 нанометрів, на інтерференційної картині чітко проступали сліди обох атомів.

У науковому світі багато хто вирішив, що даний досвід не просто став практичною реалізацією уявного експерименту Ервіна Шредінгера (кіт якого в один і той же час і мертвий, і одночасно з цим живе). Експеримент Крістофера Монро крім усього іншого вказав на те, що не тільки мікросистеми можуть за деяких умов миттєво переноситися в просторі або роздвоюватися. На це здатні і макросистеми. Що, в свою чергу, може стати доказом на користь реальності винаходу пристрою для телепортації.

У 2013 році фізик з США Арт Хобсон (університет Арканзасу) сколихнув наукову громадськість, заявивши, що розгадав загадку Ервіна Шредінгера.

"Все вимірювання, проведені в рамках квантової фізики, ґрунтуються на справному функціонуванні ряду пристроїв (вельми великих), в тому числі на лічильнику Гейгера. З їх допомогою вдається з'ясувати квантовий стан атомів, електронів (а також інших мікроскопічних систем: фотонів, наприклад) , - відзначав свого часу американський фізик. - Квантова теорія натякає, що при підключенні частки (мікроскопічної системи) до деякого великому відчутному пристрою, здатного визначити полярні стані системи, лічильник Гейгера (або який іно прилад) виявиться в положенні квантової заплутаності, опинившись в той же момент подібно частці в 2-х суперпозиції в один і той же час. Ми не можемо безпосередньо спостерігати це явище, значить це неприйнятно ".

Арт Хобсон підкреслює роль лічильника Гейгера, закріплену за котом в експерименті Шредінгера. Тобто тварина - це як прилад, підключений до системи радіоактивного ядра з метою фіксації цілого його (ядра) стану або навпаки - розпаду. А раз так, то здрастуй домашня тварина стане відмінним індикатором цілісності атомного ядра, в той час як мертве - показником його зворотного стану (розпався на частки). Звідси і парадокс, так як виходячи з квантової теорії, передбачувана жертва експерименту (подібно атомного ядра) повинна знаходитися одночасно в 2-х станах - смерті і повного здоров'я.

Як зазначає Арт Хобсон, замість цього передбачуваного Шредінгер "що повинно бути" квантовий стан замкненого в металевій камері тварини має співвідноситися зі станом атома (причому - співвідноситься заплутано). Тобто вони (кіт з атомом) як би повинні знаходитися по відношенню один до одного в стані "нелокальної зв'язку". Це означає, що коли стан одного такого заплутаного об'єкта відносин раптом виявиться зміненим на зовсім протилежне, то стан його пари точно також стане іншим, неважливо велике воно (відстань) або мале.

Арт Хобсон заявляє про наявність експериментального підтвердження своїх думок: "Найбільш захоплююче в теорії квантової заплутаності ось у чому: стану обох частинок змінюються в одну мить. З такою швидкістю навіть світло або електричний сигнал не змогли б здійснити передачу інформації між двома системами. В результаті, ми з повним правом можемо заявити, що перед нами один і той же об'єкт (тільки розбитий простором на 2 частини - велике воно чи ні) ". Висновок з логіки Арта Хобсона наступний: багатостраждальний кіт Шредінгера більше не перебуває в смешенном стані. Якщо станеться розпад атомного ядра - він мертвий, якщо розпаду не буде - він живий.

Чи відомо вам, як називають сьогодні терористів, про яких ніхто не знає живі вони чи ні? Якщо ви припустили таку кличку, як «терористи Шредінгера», то ви на всі 100% праві! Усама Бін Ладен довгий час перебував в цьому статусі.

А ось ще цікавий приклад. За сюжетом рольової настільної гри «Ера Водолія, один студент здійснив досвід Шредінгера, в результаті чого тварина зникла з ящика, навчилося ходити в ефірі, ухилятися від куль Це пояснюється тим, що його стан в просторі стало підпорядковується принципу невизначеності Гейзенберга.

Також наш багатостраждальний котик згадується в анімації, кіно, комп'ютерних іграх і в літературі. Добірку таких прикладів ми зробили нижче

Кот Шредінгера в анімації

Кіт Шредінгера кілька разів згадували в аніме. Наприклад, в анімаційному фільмі «To Aru Majutsu no Index» дівчина хоче назвати котика Шредінгер, але товариші радять їй не робити цього, тому що "подібне ім'я не для домашніх жівготних".

А ось автори японського анімаційного серіалу Hellsing (про злісних упирів-кровососв) одного персонажа так і звали - Шредінгер. Персонаж був хлопчиком, розгулював у формі гітлерюгенду, а на голові у нього красувалися волохаті котячі вушка. За сюжетом він був людиною тільки наполовину. Друга частина його я була котячої. При цьому йому була властива подвійна природа (як і в оригінальному експерименті австрійського науково). Людина-кіт міг бути скрізь і ніде, так як володів навиком телепортації. Та й убити його було ніяк не можна.

Кот Шредінгера в кінематографі

Головний герой серіалі «Змінні» Квін Меллорі (у виконанні Джеррі О'Коннелла) - хлопець без комплексів і любить фізику - ось без жодної задньої думки і охрестив свого кота Шредінгер.

У знятому в США серіалі «Місце злочину: Лас-Вегас» у восьмому сезоні (15-я серія з назвою «Теорія всього») криміналістам у дворі одного з будинків з трупами вдається знайти могилку кота, названого Шредінгер. Його господарі теж мертві - яка іронія.
У серіалі «Зоряна брама SG-1» рудого кота Шредінгера подарували інопланетного суті.

Один з головних героїв серіалу "Big Bang Theory" ( "Теорія великого вибуху") фізик-теоретик Шелдон Купер поділився з дівчиною свого друга Леонарда думками про те, чим експеримент з котом-смертником схожий з історією двох закоханих. Таким чином, теорія атомних ядер з квантової механіки була застосована до людських стосунків. Якщо відкинути зайвий пафос, з яким так спритно справляється Шелдон, то висновок з його висловлювання наступний: "Хочеш дізнатися хороші або погані відносини між чоловіком і жінкою? Не треба гадати на стороні - зазирни туди, де проходив експеримент - всередину камери. До тих пір поки ти цього не зробиш - ти будеш перебувати в стані невизначеності.

До речі, всім, кому сподобалося це відео, і хто великий фанат цікавою наукової балаканини - просимо прогулятися НА ЦЮ СТОРІНКУ . Тут ми розповімо вам про дуже популярному, складному і смішному Меме, пародіює важку наукомістку мова.

Кот Шредінгера в іграх

У комп'ютерній грі Портал наш всюдисущий котик також наслідив. Справа в тому, що головний слоган цієї новаторської для свого часу іграшки простими словами звучить англійською «The cake is a lie» (Торт - це брехня). В англійській версії гри слоган це ерратів (слово або вираз, піддане навмисного спотворення) одного з висновків експерименту Шредінгера, який звучить, як «The cat is alive» (Кот живий).

У комп'ютерному бойовику Біошок 2, якщо відшукати невелику, покриту льодом кімнату, то в ній можна буде зустріти ще одного кота Шредінгера.

Кот Шредінгера в літературі

Уявляєте, є такий розповідь «У няньок у котика Шредінгера», автором якого є Фергюс Гвінплейн Макінтайр. У цьому творі задіяний кіт Тібблс - домашній улюбленець Шредінгера!

Добрався неживої-немертвих кіт і до російської фантастики. Сергій Лук'яненко помістив його в «Останній дозор». Героя цього роману намагаюся вбити зашморгом з написом «кіт Шредінгера». Це непроста зашморг - маги не знають чи є вона живим предметом або не є.

Роберт Хайнлайн у своєму творі «Кот, що проходить крізь стіни» задіяв вміє проходити крізь стіни кота Пікселя. У нього є жартівлива кличка. Яка? Кіт Шредінгера!

У Террі Пратчетта в романі «Кот без дурнів» описується порода «Шрёдінгеровскіх котів», прабатьком якої став наш славний котик!

У романі «2048» Олексія Андрєєва є цікава пропозиція на цікаву для нас тему: "Один тип з прізвищем, що нагадує напилок, садив якогось нещасного біорга в залізний ящик, де не було нічого, крім ампули з отрутою".

Так що сталося з бідним котиком Шредінгера? Вижив він? І хто покарає садиста-вченого?

Тим, хто вважає за краще читати книги та інтернет-статті з кінця, простими словами пояснимо: з багатостраждальним домашнім тваринам нічого страшного не сталося, бо цей самий котик - звір суто вигаданий і був створений Ервін Шредінгер лише з однією єдиною метою - підкріпити свої наукові висновки і спостереження яскравим прикладом, зрозумілим навіть не особливо присвяченому в таємниці квантової механіки обивателю. А взагалі про долю котика з доброю часткою чорного гумору можна дізнатися з прикріпленого нижче відео.

Схожі статті