Меню

Не понял кота шредингера

Не понял кота шредингера

Наверняка каждый из читающих эту статью хоть раз в жизни, но слышал словосочетание «кот Шрёдингера». Кое-кто, возможно, даже пытался выяснить, что оно означает, но, скорее всего, объяснение показалось слишком сложным. Это и немудрено, ведь для объяснения этого термина нужно с головой погрузиться в квантовую физику. Попробуем же сделать это как можно проще!

Начнем с того, что «кот Шрёдингера» – это мысленный эксперимент, придуманный австрийским физиком-теоретиком и лауреатом Нобелевской премии Эрвином Шрёдингером. Эксперимент заключается в следующем.

Представим себе, что внутри стальной непроницаемой камеры находится небольшое количество радиоактивного вещества и счетчик Гейгера, позволяющий замерять уровень радиоактивности. Количество вещества настолько малое, что в течение одного часа распасться с 50-процентной вероятностью может лишь один атом (или, соответственно, не распасться).

Если атом распадается, то счетчик Гейгера реагирует на распад, срабатывает реле, и специальный механизм разбивает ампулу с синильной кислотой.

Мы помещаем в эту камеру кота и закрываем ее ровно на час. Что произойдет с котом? Очевидно, что если атом распадется, то кот погибнет, а если нет – останется жив. Узнать это мы можем, только открыв камеру. При закрытой же камере вероятность того и иного исхода для кота составляет 50%. То есть, состояние кота соответствует состоянию ядра .

Согласно квантовой механике, если мы не производим наблюдение над ядром, то оно пребывает в состоянии квантовой суперпозиции – то есть, является одновременно и целым, и распавшимся. Но если состояние кота полностью соответствует состоянию ядра, то получается, что кот является одновременно живым и мертвым .

И из этого состояния неопределенности кота можем вывести только мы, открыв дверь камеры через час после начала опыта.

Говорят, что Шрёдингер придумал свой знаменитый мысленный эксперимент в 1935 году специально для того, чтобы доступно объяснить принципы квантовой механики. Но сам Шрёдингер (как и Эйнштейн) был ярым противником существовавшей на тот момент интерпретации квантовой физики и этим опытом хотел показать ее недостатки – во всяком случае, что касается перехода от микроскопическим к макроскопическим системам.

Еще раз подытожим результаты эксперимента:

  • Состояние кота (жив/мертв) прямо связано с состоянием ядра атома (не распалось/распалось);
  • Если, согласно положениям квантовой механики, ядро в изолированной системе может одновременно находится в двух взаимоисключающих состояниях, то это же верно и для кота, который является одновременно и живым, и мертвым;
  • Истинное состояние можно определить только после того, как наблюдатель начнет взаимодействовать с изолированной системой, то есть, откроет дверь камеры;
  • Логика подсказывает нам, что кот не может находится в двух взаимоисключающих состояниях одновременно , но квантовая механика утверждает именно это .

Шрёдингер хотел донести абсурдность ситуации, показывая нам, что кот становится живым или мертвым только в момент открытия дверцы, а не в тот момент, когда срабатывает (или не срабатывает) смертельный механизм. Он вовсе не протестовал против принципа суперпозиции и неопределенности, а был против только относительно того, что именно наблюдатель выводит систему из состояния суперпозиции.

Источник

Кто такой кот Шредингера и почему над ним все смеются

Друзья, всем привет! Сегодня объясню вам происхождение выражения «Кот Шредингера». Если вы любитель научно-фантастических книг, кино либо сериалов, то наверняка сталкивались с мемом на эту тему. Этого «кота» можно обнаружить в романе Лукьяненко «Последний дозор», в японских аниме, в рассказе Д.Зинделла «Хранитель времени», в сериале «Звездные врата SG-1» и многих других произведениях научной фантастики.

А смеются над этим котом, потому что он символизирует неопределённость, некую двузначность. Про него вспоминают, когда что-то является одновременно смешным и нет. Или когда что-то одновременно запрещено и разрешено. Например, светофор, у которого одновременно горит красный и зеленых сигнал – светофор Шрёдингера.

Читайте также:  Мемы с котами значение

Автор кота Эрвин Шрёдингер. Австрийский физик-теоретик, основоположник квантовой механики. Родился в 1887 году, в 1933 году получил Нобелевскую премию по физике. Свой мысленный эксперимент опубликовал в 1935 году.

Для того что бы понять суть эксперимента «Кот Шрединегра», сначала обратимся к основам квантовой механики и ньютоновой физики. Квантовая механика описывает состояние микромира (атомы, нейтроны, протоны, электроны), а физика Ньютона описывает законы привычного нам макромира (закон тяготения и сила трения, например).

Знаете, в чем их принципиальное отличие? В ньютоновой физике у тела может быть только одно состояние и положение в пространстве на конкретный момент времени. Например, кот может быть либо жив, либо мертв. Он не может быть жив и мертв одновременно либо пребывать одновременно в двух местах.

Согласно законам квантовой механики объект может находиться в двух состояниях одновременно. Например, ядро электрона может быть как распавшимся, так и нераспавшимся. Это явление носит название «суперпозиция».

Теперь перейдем к описанию самого эксперимента.

Представьте металлический ящик с толстыми стенками, которые не пропускают никакие звуки. Внутри находится обычный кот. Пока ящик закрыт, тот, кто снаружи, не может знать, что происходит с котом. В этом же ящике находится механизм, который автор назвал «адская машинка». Он содержит одно ядро вымышленного радиоактивного элемента, период полураспада которого составляет 1 час и капсулу со смертельной дозой цинаида.

Ящик закрывается ровно на 1 час. Если за это время атом распадется, то механизм сработает, яд поступит в ящик и кот погибнет. При этом вероятность такого исхода составляет ровно 50%. Ядро либо распадется, либо нет. Узнать результат эксперимента можно, только открыв контейнер. Но в каком состоянии находится кот перед самым открытием?

Согласно формальной логике, состояние кота полностью соответствует состоянию ядра. Ядро целое – кот Шрёдингера жив, ядро распалось – кот погиб. И вот здесь начинается самое интересное.

Согласно обычной логике и законам макромира (ньютоновская физика), то кот либо жив, либо мертв. Логично? Логично.

Но теперь вспомним о законах микромира (квантовая механика). Согласно им, ядро одновременно может быть как распавшимся, так и нераспавшимся. Закон есть закон, спорить не будем.

Но как же быть с котом, ведь его состояние тесно связано с состоянием ядра? Получается, кот тоже может быть одновременно жив/мертв.

Ощущаете взрыв мозга?

В этом и суть эксперимента Шредингера – показать, что ключевой принцип квантовой механики противоречит здравому смыслу. Причем автор не отвергает этот принцип, а просто указывает на неполноту общепринятой интерпретации. Эрвин Шредингер хотел, что бы его коллеги задались вопросом – как связать эти два мира, микро и макро? Где и как осуществляется переход с одного состояния в другое?

ВНИМАНИЕ! Эксперимент был мысленный, при его проведении ни одно животное не пострадало.

Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.

Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.

Источник

Кот Шредингера: суть эксперимента простыми словами

Приветствую Вас, друзья!

Каждый человек, пользующийся интернетом, встречал загадочное словосочетание «кот Шрёдингера». Данный термин является названием известного мысленного эксперимента, предложенного австрийским физиком Эрвином Шрёдингером. Этот ученый известен тем, что является одним из создателей такого важного раздела физики как квантовая механика. Давайте поговорим о том, что такое кот Шредингера простыми словами, и узнаем, в чем суть эксперимента.

В чём суть эксперимента?

Представьте себе металлический ящик с толстыми звуконепроницаемыми стенками. Внутри находится кот. Пока ящик закрыт, внешний наблюдатель не может знать, что происходит с котом. В этом же ящике находится хитроумный механизм, который автор назвал «адская машинка». Он содержит капсулу со смертельным ядом и одно ядро вымышленного радиоактивного элемента, период полураспада которого составляет 1 час.

Читайте также:  Кот который ест колбасу

Теперь закроем ящик ровно на 1 час. Если за время эксперимента атом распадется, то механизм сработает, и кот погибнет. При этом вероятность такого исхода составляет ровно 50%. Узнать результат эксперимента можно, только открыв контейнер. Но в каком состоянии находится кот перед самым открытием? Согласно формальной логике, состояние кота полностью соответствует состоянию ядра. Ядро целое – кот Шрёдингера жив, ядро распалось – кот погиб. И вот здесь начинается самое интересное.

Квантовая механика утверждает, что нестабильное ядро пребывает в суперпозиции – одновременно является и целым, и распавшимся. Но тогда получается, что кот тоже одновременно и жив, и мёртв. И из состояния неопределенности его выводит ученый, открывающий ящик через час после начала эксперимента.

Существует распространенное заблуждение, что Эрвин Шрёдингер придумал данный эксперимент, чтобы объяснить простыми словами основы квантовой механики. Но ученый был известным критиком общепринятой интерпретации КМ и своим экспериментом пытался показать её очевидные недостатки.

Для Шрёдингера было важно показать, что один из ключевых принципов общепринятой интерпретации квантовой механики теряет смысл при взаимодействии квантового мира с макрообъектами. Именно поэтому в эксперименте фигурирует нестабильное атомное ядро. Ученый показательно связал состояния субатомного объекта, пребывающего в состоянии квантовой неопределенности, и объекта макромира, хорошо знакомого и привычного каждому из нас.

Объяснение эксперимента Шрёдингера

Нестабильное атомное ядро можно рассматривать как объект квантового мира, поскольку оно может пребывать в одном из двух определенных состояний: распавшееся или не распавшееся. При этом до факта наблюдения оно пребывает одновременно в обоих состояниях (такое смешанное состояние называется «суперпозицией»).

Смысл эксперимента Шрёдингера простыми словами можно объяснить так:

  1. Состояние кота непосредственно связано с состоянием атомного ядра (жизнь прекращается в момент распада);
  2. Если мы говорим, что ядро одновременно существует в двух противоположных состояниях, то же самое можно сказать и про кота (и жив, и мёртв одновременно);
  3. Однозначно судить о состоянии кота (и атома) можно только после открытия ящика (то есть, когда произойдёт взаимодействие наблюдателя с системой, которая до этого была изолирована);
  4. С точки зрения здравого смысла нельзя сказать, что кот Шрёдингера и жив, и мёртв одновременно, а его состояние определяется в тот момент, когда исследователь открывает контейнер;
  5. Но квантовая механика говорит именно об этом.

Таким образом, цель эксперимента Шрёдингера заключалась в том, чтобы продемонстрировать противоречие одного из ключевых принципов квантовой механики логике и здравому смыслу. Автор настаивал, что общепринятая копенгагенская интерпретация КМ неполна, поскольку в ней не описаны чёткие критерии, при которых происходит так называемый коллапс волновой функции (тот самый момент, когда суперпозиция сменяется одним из возможных состояний).

Что хотел показать Шрёдингер

Эрвин Шрёдингер посвятил значительную часть жизни теоретическим исследованиям в области квантовой механики, поэтому точно не был её противником или критиком. Ученого не устраивала копенгагенская интерпретация, которую его коллеги приняли как наиболее обоснованную. Доводя один из ключевых тезисов квантовой механики до абсурда, он не пытался его опровергнуть, а лишь обращал внимание на неполноту общепринятой интерпретации.

Он считал, что для полноты необходимо точное определение условий, при которых происходит коллапс волновой функции (то есть, система переходит из суперпозиции в одно определенное квантовое состояние). Из принятых тогда формулировок можно было заключить, что человек способен влиять на состояние материи буквально одним взглядом. И якобы именно в момент наблюдения система переходит из суперпозиции в одно конкретное состояние.

Говоря простыми словами, если рассматривать эксперимент Шрёдингера в рамках копенгагенской интерпретации, то кот становится живым или мёртвым лишь тогда, когда учёный открывает ящик, а вовсе не в момент срабатывания «адской машинки». Ученый не оспаривал существование суперпозиции и принципа неопределенности в квантовом мире. Он оспаривал так называемый «парадокс наблюдателя», согласно которому именно наблюдатель в момент наблюдения выводит систему из состояния суперпозиции.

Читайте также:  Кот шаман батл кэтс

Заключение

Существует известная шутка Альберта Эйнштейна о парадоксе наблюдателя: «Неужели вы думаете, что Луна существует только тогда, когда вы на неё смотрите?». При этом он не был противником квантовой механики, а лишь указывал коллегам на серьезную брешь в этой фундаментальной области знаний.

Шрёдингер поставил перед собой такую же задачу. Он решил доказать всем, что не наблюдатель определяет состояние системы, и судьба кота определяется отнюдь не в тот момент, когда открывается коробка.

Напоследок остаётся лишь добавить, что рассмотренный сегодня эксперимент является мысленным. А значит, ни один кот во время его проведения не пострадал.

Источник

Кто такой кот Шрёдингера простыми словами?

Наверняка каждый из читающих эту статью хоть раз в жизни, но слышал словосочетание «кот Шрёдингера». Кое-кто, возможно, даже пытался выяснить, что оно означает, но, скорее всего, объяснение показалось слишком сложным. Это и немудрено, ведь для объяснения этого термина нужно с головой погрузиться в квантовую физику. Попробуем же сделать это как можно проще!

Начнем с того, что «кот Шрёдингера» – это мысленный эксперимент, придуманный австрийским физиком-теоретиком и лауреатом Нобелевской премии Эрвином Шрёдингером. Эксперимент заключается в следующем.

Представим себе, что внутри стальной непроницаемой камеры находится небольшое количество радиоактивного вещества и счетчик Гейгера, позволяющий замерять уровень радиоактивности. Количество вещества настолько малое, что в течение одного часа распасться с 50-процентной вероятностью может лишь один атом (или, соответственно, не распасться).

Если атом распадается, то счетчик Гейгера реагирует на распад, срабатывает реле, и специальный механизм разбивает ампулу с синильной кислотой.

Мы помещаем в эту камеру кота и закрываем ее ровно на час. Что произойдет с котом? Очевидно, что если атом распадется, то кот погибнет, а если нет – останется жив. Узнать это мы можем, только открыв камеру. При закрытой же камере вероятность того и иного исхода для кота составляет 50%. То есть, состояние кота соответствует состоянию ядра .

Согласно квантовой механике, если мы не производим наблюдение над ядром, то оно пребывает в состоянии квантовой суперпозиции – то есть, является одновременно и целым, и распавшимся. Но если состояние кота полностью соответствует состоянию ядра, то получается, что кот является одновременно живым и мертвым .

И из этого состояния неопределенности кота можем вывести только мы, открыв дверь камеры через час после начала опыта.

Говорят, что Шрёдингер придумал свой знаменитый мысленный эксперимент в 1935 году специально для того, чтобы доступно объяснить принципы квантовой механики. Но сам Шрёдингер (как и Эйнштейн) был ярым противником существовавшей на тот момент интерпретации квантовой физики и этим опытом хотел показать ее недостатки – во всяком случае, что касается перехода от микроскопическим к макроскопическим системам.

Еще раз подытожим результаты эксперимента:

  • Состояние кота (жив/мертв) прямо связано с состоянием ядра атома (не распалось/распалось);
  • Если, согласно положениям квантовой механики, ядро в изолированной системе может одновременно находится в двух взаимоисключающих состояниях, то это же верно и для кота, который является одновременно и живым, и мертвым;
  • Истинное состояние можно определить только после того, как наблюдатель начнет взаимодействовать с изолированной системой, то есть, откроет дверь камеры;
  • Логика подсказывает нам, что кот не может находится в двух взаимоисключающих состояниях одновременно , но квантовая механика утверждает именно это .

Шрёдингер хотел донести абсурдность ситуации, показывая нам, что кот становится живым или мертвым только в момент открытия дверцы, а не в тот момент, когда срабатывает (или не срабатывает) смертельный механизм. Он вовсе не протестовал против принципа суперпозиции и неопределенности, а был против только относительно того, что именно наблюдатель выводит систему из состояния суперпозиции.

Источник