Huolimatta siitä, että atomin planeettamalli on osoittanut arvonsa, tuolloin olemassa oleva teoria ei pystynyt täysin selittämään kaikkia prosesseja havaittu tosielämässä. Kävi ilmi, että todellisuudessa klassinen newtonilainen mekaniikka ei jostain syystä toimi mikrotasolla. Nuo. mallin todellisesta elämästä lainattu prototyyppi ei vastaa silloisten tiedemiesten havaintoja, kun ajatellaan atomia aurinkokuntamme sijasta.
Tämän perusteella konseptia on uudistettu merkittävästi. Siellä on sellainen kurinalaisuus kvanttimekaniikka. Erinomainen fyysikko Erwin Schrödinger oli tämän suuntauksen alkulähteillä.
Superposition käsite
Pääperiaate, joka erottaa uuden teorian on superpositioperiaate. Tämän periaatteen mukaan kvantti (elektroni, fotoni tai protoni) voi olla kahdessa tilassa samanaikaisesti. Jos helpottaa ymmärtämistä tämä muotoilu, niin saamme tosiasian, jota on täysin mahdotonta kuvitella mielessämme. Kvantti voi olla kahdessa paikassa samaan aikaan.
Ilmestyessään tämä teoria oli ristiriidassa paitsi klassisen mekaniian myös terveen järjen kanssa. Jo nyt koulutettu ihminen, kaukana fysiikasta, voi tuskin kuvitella tällaista tilannetta. Loppujen lopuksi tämä ymmärrys tarkoittaa, että hän itse lukija voi olla nyt ja siellä täällä. Näin ihminen yrittää kuvitella siirtymistä makrokosmuksesta mikrokosmukseen.
Ihmisen, joka oli tottunut kokemaan newtonilaisen mekaniikan toimintaa ja havaitsemaan itsensä yhdessä pisteessä avaruudessa, oli äärimmäisen vaikea kuvitella olevansa kahdessa paikassa yhtä aikaa. Sitä paitsi, sellaisenaan makrosta mikroon siirtymisessä ei ollut teoriaa ja malleja. Tiettyjä numeerisia arvoja ja sääntöjä ei ymmärretty.
Kuitenkin, tuon ajan laitteet tekivät jo mahdolliseksi korjata tämän "kvanttidissonanssin" selvästi. Laboratoriolaitteet ovat vahvistaneet, että formuloidut postulaatit ovat todellakin johdonmukaisia ja kvantti pystyy olemaan kahdessa tilassa. Esimerkiksi elektronikaasu rekisteröitiin atomin ytimen ympärille.
Tämän perusteella, Schrödinger muotoili kuuluisan konseptin, joka tunnetaan nykyään kissateoriana.. Tämän muotoilun tarkoituksena oli osoittaa, että klassisessa fysiikan teoriassa on valtava aukko, joka vaatii lisätutkimuksia.
Shroedingerin kissa
Ajatuskoe kissasta oli se kissa laitettiin suljettuun teräslaatikkoon. Laatikko oli varustettu laite, jossa on myrkyllinen kaasu ja laite, jossa on atomin ydin.
Perustuu hyvin tunnettuihin postulaatteihin, atomin ydin voi hajota komponenteiksi tunnin kuluessa, mutta ei välttämättä hajota. Näin ollen tämän tapahtuman todennäköisyys on 50 %.
Jos ydin hajoaa, vastarekisteröintilaite aktivoituu, ja vastauksena tähän tapahtumaan myrkyllinen aine vapautuu aiemmin kuvatusta laitteesta, jolla laatikko on varustettu. Nuo. kissa kuolee myrkkyyn. Jos näin ei tapahdu, kissa ei kuole. 50 %:n rappeutumistodennäköisyyden perusteella kissa selviää 50 %:lla.
Kvanttiteoriaan perustuen, Atomi voi olla kahdessa tilassa yhtä aikaa. Nuo. atomi sekä hajosi että ei hajonnut. Tämä tarkoittaa, että rekisterinpitäjä työskenteli, rikkoi säiliön myrkkyllä, eikä hajottanut. Kissa oli myrkkymyrkytys, eikä kissa ollut myrkkymyrkytys samaan aikaan.
Mutta sellaisen kuvan kuvitteleminen, että laatikon avaaminen, tutkija löysi heti kuolleen ja elävän kissan, on yksinkertaisesti mahdotonta. Kissa on joko elossa tai kuollut. Tämä on tilanteen paradoksi. Katsojan mielen on mahdoton kuvitella kuollutta elossa olevaa kissaa.
Paradoksi on se kissa on makrokosmoksen esine. Vastaavasti sanoa hänestä, että hän on elossa ja kuollut, ts. on kahdessa tilassa kerralla, samanlainen kuin kvantti, ei ole täysin oikea.
Tätä esimerkkiä käyttämällä Schrödinger keskittyi juuri siihen tosiasiaan, ettei makro- ja mikromaailman välillä ole selkeitä yhtäläisyyksiä.. Asiantuntijoiden myöhemmät kommentit tekevät selväksi, että säteilynilmaisin-kissa-järjestelmä on otettava huomioon, ei kissankatselija. Vain yksi tapahtuma on todennäköinen ilmaisin-kissajärjestelmässä.
Mikä on Schrödingerin kissa, Schrödingerin kissa, kaikki Schrödingerin kissasta, Schrödingerin kissaparadoksi, Schrödingerin kokemus kissasta, kissa laatikossa, ei elossa eikä kuollut kissa, on Schrödingerin kissa elossa, kokeile kissan kanssa
Tämä on kissa, joka on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Hän on velkaa niin epäsuotuisan tilan nobelisti fysiikassa, itävaltalainen tiedemies Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.
Osat:
Kokeen ydin / paradoksi
Kissa on suljetussa laatikossa, jossa on mekanismi, joka sisältää radioaktiivisen ytimen ja säiliön, jossa on myrkyllistä kaasua. Kokeen ominaisuudet valitaan siten, että todennäköisyys, että ydin hajoaa 1 tunnissa, on 50 %. Jos ydin hajoaa, se saa mekanismin liikkeelle, kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee. Kvanttimekaniikan mukaan, jos ytimen yli ei tehdä havaintoa, niin sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja rappeutumattoman ytimen - superpositiolla (sekoituksella), joten laatikossa istuva kissa on sekä elossa että kuollut. samaan aikaan.
Laatikko kannattaa avata - ja kokeilijan tulee nähdä vain yksi tila - "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa". Mutta vaikka prosessissa ei ole tarkkailijaa, huonoonninen pieni eläin jää "kuolleeksi".
Marginaalit
- Epäonni ei tule koskaan yksin
Laatikon pyrstöisen asukkaan terveys ei ole kyseenalainen, vaan myös sukupuoli: alkuperäisessä kokeessa Schrödingerin kissa oli vielä kissa (die Katze). - Ei ole olemassa "kuolleita" kissoja
On tärkeää muistaa, että Schrödingerin kokeilun tarkoituksena ei ole todistaa "kuolleiden" kissojen olemassaoloa (ja toisin kuin Portal-pelin toisessa osassa sanottiin, sitä ei keksitty tekosyyksi kissojen tappamiseen). On selvää, että kissan täytyy olla joko elossa tai kuollut, koska välitilaa ei ole.
Kokemus osoittaa, että kvanttimekaniikka ei pysty kuvaamaan makrojärjestelmien (joihin kissa kuuluu) käyttäytymistä: se on epätäydellinen ilman joitain sääntöjä, jotka osoittavat milloin järjestelmä valitsee tietyn tilan, missä olosuhteissa aaltofunktio romahtaa ja kissa joko pysyy. elossa tai kuolee. , mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus.
Kirjoittaja uskoo, että ratkaiseva sana olisi pitänyt jättää kissalle, joka, vaikka ei ymmärrä kvanttimekaniikasta ainuttakaan belmeä, on varmasti parhaiten tietoinen tilastaan. Hänen pätevyytensä tarkkailijana herättää kuitenkin epäilyksiä tutkijoiden keskuudessa. Poikkeuksia ovat Hans Moravec, Bruno Marshal ja Max Tegmark, jotka ehdottivat muunnelmaa Schrödingerin kokeeseen, joka tunnetaan nimellä "kvanttiitsemurha", joka on kokeilu kissalla kissan näkökulmasta. Tutkijat pyrkivät osoittamaan eron Kööpenhaminan ja monien maailmojen kvanttimekaniikan tulkintojen välillä. Jos monen maailman tulkinta on oikea, kissasta tulee myötämielisten iloksi Tsoi ja se pysyy aina hengissä, koska osallistuja pystyy tarkkailemaan kokeen tulosta vain siinä maailmassa, jossa hän selviää.
- Nadav Katz Kalifornian yliopistosta ja hänen kollegansa julkaisivat tulokset laboratoriokokeesta, jossa he onnistuivat "palauttamaan" hiukkasen kvanttitilan, lisäksi tämän tilan mittauksen jälkeen. Siten on mahdollista pelastaa kissan henki riippumatta aaltofunktion romahtamisen edellytyksistä. Ei ole väliä onko hän elossa vai kuollut: voit aina voittaa takaisin [linkki] .
- 6.3.2011 RIA Novosti raportoi, että kiinalaiset fyysikot pystyivät luomaan kahdeksan fotonin "Schrodingerin kissa"[linkki], jonka pitäisi edistää tulevaisuuden kvanttitietokoneiden kehitystä
Kuva kulttuurissa
Ehkä kukaan ei ole tehnyt enemmän kvanttimekaniikan popularisoimiseksi kuin köyhä kissa. Jopa ihmiset, jotka ovat kauimpana tästä monimutkaisesta tietokentästä, luultavasti kärsivän pienen eläimen kohtalosta innoissaan, yrittävät selvittää kokeen monimutkaisuutta toivoen, ettei kaikki ole niin huonosti. Kissa inspiroi taiteilijoita ja populaarikulttuuria.
Mainitsemme hänen tärkeimmät ansiot:
- Voi luoja, näyttää siltä, että osuin kissaan!
- Hän kuoli?
– En osaa sanoa tarkasti. Schrödinger käveli ympäri huonetta etsiessään kissanpentua, jolla oli paskaa, ja hän istui laatikossa, ei elossa eikä kuolleena. Sekalaista: Taiteilijat kiinnittävät huomiota Schrödingerin kissaan yrittäen välittää hänen asemansa monitulkintaisuutta maalauksen ja grafiikan avulla. Myös tämän pienen eläimen kuvia voi nähdä T-paidoissa ja mukeissa. Terroristeja, joista ei tiedetä tarkasti, ovatko he elossa vai kuolleet, kutsutaan joskus "Schrödinger-terroristeiksi". From kuuluisat ihmiset sellaisessa tilassa olivat esimerkiksi Jasser Arafat, kun hän oli koomassa ennen kuolemaansa, sekä Osama bin Laden. Absurdopedian mukaan kissa säkissä on yksinkertaistettu versio Schrödingerin kissakokeesta [linkki] . Stephen Hawking parafrasoi Hans Jostin tunnuslauseen "Kun kuulen kulttuurista, tartun aseen" seuraavasti: "Kun kuulen Schrödingerin kissasta, käteni kurkottaa aseeseen!" Selitys on, että kuten monet muut fyysikot, Hawking on sitä mieltä, että kvanttimekaniikan tulkinnan "Kööpenhaminan koulukunta" korostaa havainnoijan roolia kohtuuttomasti. MEPhI:n teologian laitoksen avaamisen yhteydessä verkostossa on levinnyt seuraava kuva:
Olemme kaikki kuulleet kuuluisasta Schrödingerin kissasta, mutta tiedämmekö millainen kissa se todella on? Selvitetään se ja yritetään puhua kuuluisasta Schrödingerin kissasta yksinkertaisin termein.
Schrödingerin kissa on Erwin Schrödingerin, yhden kvanttimekaniikan perustajista, suorittama koe. Lisäksi tämä ei ole tavallinen fyysinen koe, vaan henkistä.
On myönnettävä, että Erwin Schrödinger oli erittäin mielikuvituksellinen mies.
Joten mikä meillä on kuvitteellinen perusta kokeilulle? Laatikossa on kissa. Laatikossa on myös Geiger-laskuri, jossa on hyvin pieniä määriä radioaktiivista ainetta. Aineen määrä on sellainen, että yhden atomin hajoamisen ja hajoamattomuuden todennäköisyys tunnissa on sama. Jos atomi hajoaa, käynnistyy erityinen mekanismi, joka rikkoo syaanihapon pullon, ja köyhä kissa kuolee. Jos romahdusta ei tapahdu, kissa istuu edelleen hiljaa laatikossaan ja haaveilee makkaroista.
Mikä on Schrödingerin kissan ydin? Miksi edes keksiä niin surrealistinen kokemus?
Kokeen tulosten mukaan saamme tietää onko kissa elossa vai ei vasta kun avaamme laatikon. Kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti (kuten aineatomi) kahdessa tilassa yhtä aikaa - sekä elävässä että kuollessa samaan aikaan. Tämä on kuuluisa Schrödingerin kissan paradoksi.
Luonnollisesti näin ei voi olla. Erwin Schrödinger perusti tämän ajatuskokeen osoittaakseen kvanttimekaniikan epätäydellisyyden siirryttäessä subatomisista makroskooppisiin järjestelmiin.
Tässä on Schrödingerin oma muotoilu:
Voit myös rakentaa tapauksia, joissa burleski riittää. Lukitaan joku kissa teräskammioon seuraavan pirullisen koneen kanssa (jonka pitäisi olla kissan väliintulosta riippumaton): Geiger-laskurin sisällä on pieni määrä radioaktiivista materiaalia - niin pieni, että vain yksi atomi voi hajota tunti, mutta samalla todennäköisyys ei välttämättä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, mikä laskee vasaran, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion.
Jos jätämme tämän koko järjestelmän omakseen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, kunhan atomi ei hajoa. Atomin ensimmäinen hajoaminen olisi myrkyttänyt kissan. Koko järjestelmän psi-toiminto ilmaisee tämän sekoittamalla itseensä tai sivelemällä elävää ja kuollutta kissaa (anteeksi ilmaisu) yhtä suuressa suhteessa. Tyypillistä tällaisissa tapauksissa on, että alun perin atomimaailmaan rajoittunut epävarmuus muuttuu makroskooppiseksi epävarmuudeksi, joka voidaan eliminoida suoralla havainnolla. Tämä estää meitä naiivisti hyväksymästä "sumennusmallia" heijastavan todellisuutta. Tämä ei sinänsä tarkoita mitään epäselvää tai ristiriitaista. Sumean tai epätarkan valokuvan ja pilvi- tai sumukuvan välillä on ero.
Ehdottomasti myönteinen asia tässä kokeessa on se, että yksikään eläin ei vahingoittunut sen aikana.
Lopuksi materiaalin vahvistamiseksi suosittelemme katsomaan videon vanhasta hyvästä sarjasta "The Big Bang Theory".
Ja jos sinulla on yhtäkkiä kysymyksiä tai opettaja kysyi ongelman kvanttimekaniikasta, ota yhteyttä. Yhdessä ratkaisemme kaikki ongelmat paljon nopeammin!
Kaikki eivät lue kirjoja ihmiskunnan suurista keksinnöistä. Mutta varmasti kaikki, jotka katsoivat TV-sarjaa "The Big Bang Theory", kuulivat sellaisesta ilmiöstä kuin "Schrödingerin kissa". Koska se liittyy kvanttimekaniikkaan, on ilman teknistä koulutusta melko vaikea ymmärtää sen merkitystä. Yritetään selvittää, mitä "Schrödingerin kissa" tarkoittaa yksinkertaisin sanoin.
Sisältö:
Lyhyt historiallinen tausta
Erwin Schrödinger- kuuluisa fyysikko, yksi kvanttimekaniikan teorian luojista. tunnusmerkki hänen tieteellistä toimintaa oli niin sanottu toissijainen. Hän oli harvoin ensimmäinen, joka tutki mitään.
Pohjimmiltaan Schrödinger kirjoitti arvosteluja jonkun keksinnöistä tai tieteellisistä saavutuksista, kritisoi kirjoittajaa tai jatkoi muiden tutkimusten ja löytöjen kehittämistä. Vaikka hän oli luonteeltaan individualisti, hän ei voinut muuta kuin luottaa muiden ihmisten ideoihin ja ajatuksiin, joita hän otti tutkimuksensa perustaksi. Tästä huolimatta hän antoi valtavan panoksen kvanttimekaniikan kehitykseen, suurelta osin hänen "Schrödingerin kissa" -arvoituksensa ansiosta.
Schrödingerin saavutuksia tieteessä ovat mm.
- aaltomekaniikan käsitteen luominen (sitä hän sai Nobel-palkinnon vuonna 1933);
- otti käyttöön termin "kuvauksen objektiivisuus" tieteelliseen liikkeeseen - perusteli tieteellisten teorioiden mahdollisuutta ilman tutkimuksen kohteen (ulkopuolisen tarkkailijan) suoraa osallistumista ympäröivän todellisuuden kuvaamiseen;
- kehitti suhteellisuusteorian;
- tutkinut termodynaamisia prosesseja ja Bornin epälineaarista sähködynamiikkaa;
- yritti luoda yhtenäisen kenttäteorian.
"Schrödingerin kissan" käsite
"Shroedingerin kissa"- Schrödingerin teorian kuuluisa mysteeri, itävaltalaisen teoreettisen fyysikon suorittama ajatuskoe, jonka avulla pystyttiin osoittamaan kvanttimekaniikan epätäydellisyys siirtymisessä mikrojärjestelmistä makrosysteemeihin. Koko tämä teoria perustuu tutkijoiden kritiikkiin kvanttimekaniikan saavutuksista.
Ennen kuin siirryt kokeen kuvaukseen, on tarpeen määritellä siinä käytetyt peruskäsitteet. Kuuluisan ilmiön pääpostulaatti sanoo, että niin kauan kuin kukaan ei katso järjestelmää, se on sisällä superpositioasento- samanaikaisesti kahdessa tai useammassa tilassa, jotka sulkevat pois keskinäisen olemassaolon. Schrodinger itse antoi seuraavan määritelmän superpositiosta - tämä on kvanttikyky (elektroni, fotoni ja atomin ydin voivat olla kvantin roolissa) olla useassa tilassa tai useassa avaruuden pisteessä samanaikaisesti , kun kukaan ei katso järjestelmää. Kvantti on mikroympäristön mikroskooppinen esine.
Kokeen kuvaus
Alkuperäinen artikkeli, jossa Schrödinger selittää kokeiluaan, julkaistiin vuonna 1935. Kokeen kuvaamiseen käytettiin vertailumenetelmää ja jopa esiintymistä.
On erittäin vaikeaa ymmärtää tarkalleen, mitä Schrödinger ajatteli tätä artikkelia tutkiessaan. Yritän kuvailla kokeen olemusta yksinkertaisin sanoin.
Laitoimme kissan laatikkoon, jossa on mekanismi, joka sisältää radioaktiivisen atomiytimen ja myrkyllisellä kaasulla täytettyyn astiaan. Koe suoritetaan tarkasti valituilla atomiytimen hajoamisen todennäköisyyden parametreilla - 50% 1 tunnissa. Kun ydin hajoaa, säiliöstä vuotaa kaasua, mikä johtaa kissan kuolemaan. Jos näin ei tapahdu, kissalle ei tapahdu mitään, se on elossa ja terve.
Tunti kuluu, ja haluamme saada vastauksen kysymykseen: kuoliko kissa vai jäikö hengissä? Schrödingerin edistyneen teorian mukaan atomin ydin, kuten kissan, on laatikossa useissa olomuodoissa samanaikaisesti (superposition määritelmä). Laatikon avaamishetkeen asti mikrosysteemillä, jossa atomin ydin ja kissa sijaitsevat, 50 %:n todennäköisyydellä - on tila "ydin on hajonnut, kissa on kuollut" ja samalla todennäköisyydellä on tila "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa". Tämä vahvistaa hypoteesin, että laatikossa istuva kissa on samanaikaisesti elossa ja kuollut, eli se on useassa tilassa samaan aikaan. Osoittautuu, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut.
puhuminen selkeää kieltä, Schrödingerin kissa-ilmiö selittää tosiasian mahdollisuus että kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti sekä elossa että kuolleena mikä on todellisuudessa mahdotonta. Tämän perusteella voimme päätellä, että kvanttimekaniikan teoriassa on merkittäviä puutteita.
Jos et havaitse mikrosysteemin atomin ydintä, on olemassa kahden tilan sekoittuminen - rappeutunut ja hajoamaton ydin. Kun laatikko avataan, kokeen suorittaja voi tarkkailla vain yhtä tiettyä tilaa. Koska kissa edustaa atomin ydintä, se on myös vain yhdessä tilassa - joko elävänä tai kuolleena.
Paradoksien purkaminen - Kööpenhaminan tulkinta
Kööpenhaminalaiset tutkijat ratkaisivat Schrödingerin kissan arvoituksen. Nykyaikainen Kööpenhaminan tulkinta on, että kissa on elossa/kuollut ilman välitiloja, koska ydin ei hajoa tai ei hajoa laatikkoa avattaessa, vaan vielä aikaisemmin, kun ydin lähetetään ilmaisimeen. Selitys tälle on seuraava: "kissa-detektori-ydin"-mikrosysteemin aaltofunktion pelkistymisellä ei ole yhteyttä laatikkoa tarkkailevaan henkilöön, vaan se on yhteydessä ytimen ilmaisin-tarkkailijaan.
Tämä tulkinta Schrödingerin kissa-ilmiöstä kieltää sen mahdollisuuden, että kissa olisi superpositiotilassa ennen laatikon avaamista - elävän/kuolleen kissan tilassa samanaikaisesti. Kissa makrosysteemissä on aina vain yhdessä tilassa.
Tärkeä! Schrodingerin koe osoitti, että mikroobjekti ja makroobjekti käyttäytyvät järjestelmissä eri lakien mukaisesti - kvanttifysiikan lakien ja fysiikan lakien mukaisesti sen klassisessa merkityksessä.
Mutta ei ole tiedettä, joka tutkisi ilmiöitä siirtyessä makrojärjestelmästä mikrojärjestelmään. Erwin Schrödinger oli tulessa ajatuksesta tehdä tällainen koe juuri tarkoituksenaan todistaa sen heikkous ja epätäydellisyys. yleinen teoria fysiikka. Hänen salaisin halunsa oli osoittaa konkreettisella kokemuksella, että jokainen tiede täyttää tehtävänsä: klassinen fysiikka tutkii makroobjekteja, kvanttifysiikkaa- mikroobjektit. On tarpeen kehittää tieteellistä tietoa, jotta voidaan kuvata prosessia, jossa järjestelmissä siirrytään suurista esineistä pieniin.
Yksinkertaisen maallikon on hyvin vaikea ymmärtää tämän paradoksin olemusta heti. Todellakin, jokaisen ihmisen mielessä on vakaumus, että mikä tahansa aineellisen maailman esine voi tietyllä hetkellä olla vain yhdessä pisteessä.
Mutta Schrödingerin teoriaa voidaan soveltaa vain mikro-objekteihin, kun taas kissa on makrokosmoksen kohde.
Viimeisin tulkinta Schrödingerin kissan paradoksista on sen soveltaminen The Big Bang Theory -teoriassa, jossa päähenkilö Sheldon Cooper selitti luonteensa vähemmän koulutetulle Pennylle. Cooper toi tämän ilmiön ihmissuhteiden maailmaan. Ymmärtääksesi, ovatko vastakkaista sukupuolta olevien ihmisten väliset suhteet hyviä vai huonoja, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Ja tähän asti mikä tahansa suhde on sekä hyvä että huono.
