Paka wa Schrödinger na hatima yake ngumu. Paka wa Schrödinger: yuko hai au la? Kiini cha jaribio

Yuri Gordeev
Msanidi programu, msanidi programu, mbuni, msanii

"Paka wa Schrödinger" ni jaribio la mawazo lililopendekezwa na mmoja wa waanzilishi fizikia ya quantum, ili kuonyesha jinsi athari za quantum za ajabu zinavyoonekana wakati zinatumika kwa mifumo ya macroscopic.

Nitajaribu kueleza kweli kwa maneno rahisi: Mabwana wa fizikia, msiniwajibishe. Kifungu cha maneno "kuzungumza kwa karibu" kinaonyeshwa zaidi kabla ya kila sentensi.

Kwa kiwango kidogo sana, ulimwengu umeundwa na vitu ambavyo vinatenda kwa njia zisizo za kawaida sana. Moja ya sifa za kushangaza za vitu kama hivyo ni uwezo wa kuwa katika hali mbili za kipekee kwa wakati mmoja.

Jambo lisilo la kawaida zaidi kutoka kwa mtazamo wa angavu (wengine wanaweza hata kusema ya kutisha) ni kwamba kitendo cha uchunguzi wa makusudi huondoa kutokuwa na uhakika huu, na kitu, ambacho kilikuwa katika hali mbili zinazopingana kwa wakati mmoja, huonekana mbele ya mtazamaji. ni mmoja tu wao, kana kwamba hakuna jambo ambalo halijawahi kutokea, anaangalia upande na kupiga filimbi bila hatia.

Katika kiwango cha subatomic, kila mtu kwa muda mrefu amezoea antics hizi. Kuna kifaa cha hisabati ambacho kinaelezea michakato hii, na ujuzi juu yao umepata zaidi maombi mbalimbali: Kwa mfano, katika kompyuta na cryptography.

Katika kiwango cha macroscopic, athari hizi hazizingatiwi: vitu vinavyojulikana kwetu daima viko katika hali moja maalum.

Sasa kwa jaribio la mawazo. Tunachukua paka na kumweka kwenye sanduku. Pia tunaweka chupa yenye gesi yenye sumu, atomi ya mionzi na kaunta ya Geiger hapo. Atomu ya mionzi inaweza au isioze wakati wowote. Ikiwa itatengana, counter itatambua mionzi, utaratibu rahisi utavunja chupa na gesi, na paka yetu itakufa. Ikiwa sivyo, paka itabaki hai.

Tunafunga sanduku. Kuanzia wakati huu, kutoka kwa mtazamo wa mechanics ya quantum, atomi yetu iko katika hali ya kutokuwa na uhakika - ilioza na uwezekano wa 50% na haikuoza na uwezekano wa 50%. Kabla ya kufungua sanduku na kuangalia ndani (fanya uchunguzi), itakuwa katika majimbo yote mawili mara moja. Na kwa kuwa hatima ya paka moja kwa moja inategemea hali ya atomi hii, inageuka kuwa paka pia yuko hai na amekufa kwa wakati mmoja ("... kumpaka paka aliye hai na aliyekufa (kusamehe usemi) kwa usawa. sehemu ..." anaandika mwandishi wa jaribio). Hivi ndivyo nadharia ya quantum inavyoelezea hali hii.

Schrödinger hangeweza kukisia ni kelele ngapi wazo lake lingetoa. Kwa kweli, jaribio lenyewe, hata katika asili, linaelezewa kwa ukali sana na bila kisingizio cha usahihi wa kisayansi: mwandishi alitaka kuwasilisha kwa wenzake wazo kwamba nadharia hiyo inahitaji kuongezewa ufafanuzi wazi wa michakato kama vile "uchunguzi. ” ili kuwatenga matukio ya paka kwenye masanduku kutoka kwa mamlaka yake.

Wazo la paka lilitumiwa hata "kuthibitisha" uwepo wa Mungu kama mtu mwenye akili nyingi, ambaye uchunguzi wake wa kuendelea hufanya uwepo wetu uwezekane. Kwa kweli, "uchunguzi" hauhitaji mwangalizi mwenye ufahamu, ambayo inachukua baadhi ya fumbo nje ya athari za quantum. Lakini hata hivyo, fizikia ya quantum inabaki leo mpaka wa sayansi na matukio mengi ambayo hayajaelezewa na tafsiri zao.

Ivan Boldin
Mgombea wa Sayansi ya Kimwili na Hisabati, mtafiti, mhitimu wa MIPT

Tabia ya vitu vya microworld ( chembe za msingi, atomi, molekuli) hutofautiana sana na tabia ya vitu ambavyo kwa kawaida tunapaswa kushughulika navyo. Kwa mfano, elektroni inaweza kuruka kwa wakati mmoja kupitia sehemu mbili za mbali au kuwa wakati huo huo katika obiti kadhaa kwenye atomi. Ili kuelezea matukio haya, nadharia iliundwa - fizikia ya quantum. Kulingana na nadharia hii, kwa mfano, chembe zinaweza kupakwa angani, lakini ikiwa unataka kuamua ni wapi chembe iko, basi kila wakati utapata chembe nzima mahali fulani, ambayo ni, itaonekana kuanguka kutoka kwa kupaka kwake. hali kwa mahali fulani maalum. Hiyo ni, inaaminika kuwa mpaka umepima nafasi ya chembe, haina nafasi kabisa, na fizikia inaweza tu kutabiri kwa uwezekano gani unaweza kuchunguza chembe mahali gani.

Erwin Schrödinger, mmoja wa waundaji wa fizikia ya quantum, alishangaa: ni nini ikiwa, kulingana na matokeo ya kupima hali ya microparticle, tukio fulani hutokea au haifanyiki. Kwa mfano, hii inaweza kutekelezwa kama ifuatavyo: kuchukua atomi ya mionzi na nusu ya maisha ya, sema, saa. Atomi inaweza kuwekwa kwenye sanduku la opaque, kifaa kinaweza kuwekwa pale, wakati bidhaa za kuoza kwa mionzi za atomi zinapiga, huvunja ampoule na gesi yenye sumu, na paka inaweza kuwekwa kwenye sanduku hili. Kisha hutaona kutoka nje ikiwa atomi imeharibika au la, yaani, kulingana na nadharia ya quantum, imeoza na haijaharibika, na paka, kwa hiyo, ni hai na imekufa kwa wakati mmoja. Paka huyu alijulikana kama paka wa Schrödinger.

Inaweza kuonekana kuwa ya kushangaza kwamba paka inaweza kuwa hai na imekufa kwa wakati mmoja, ingawa rasmi hakuna utata hapa na hii sio kukanusha nadharia ya quantum. Walakini, maswali yanaweza kutokea, kwa mfano: ni nani anayeweza kuangusha atomi kutoka kwa hali iliyochafuliwa hadi hali fulani, na ni nani, kwa jaribio kama hilo, yeye mwenyewe huenda katika hali ya kupaka? Mchakato huu wa kuanguka hutokeaje? Au inakuwaje kwamba yule anayefanya kuanguka haitii sheria za quantum physics? Ikiwa maswali haya yana maana na, ikiwa ni hivyo, majibu ni nini, bado haijulikani.

George Panin
alihitimu kutoka Chuo Kikuu cha Ufundi cha Kemikali cha Urusi kilichopewa jina lake. DI. Mendeleev, mtaalam mkuu wa idara ya utafiti (utafiti wa uuzaji)

Kama vile Heisenberg alivyotuelezea, kwa sababu ya kanuni ya kutokuwa na uhakika, maelezo ya vitu katika ulimwengu mdogo wa quantum ni ya asili tofauti kuliko maelezo ya kawaida ya vitu katika ulimwengu wa Newton. Badala ya kuratibu za anga na kasi, ambayo sisi hutumiwa kuelezea mwendo wa mitambo, kwa mfano, mpira kwenye meza ya billiard, katika vitu vya mechanics ya quantum vinaelezewa na kinachojulikana kama kazi ya wimbi. Kiini cha "wimbi" kinalingana na uwezekano mkubwa wa kupata chembe kwenye nafasi wakati wa kipimo. Mwendo wa wimbi kama hilo unaelezewa na equation ya Schrödinger, ambayo inatuambia jinsi hali ya mfumo wa quantum inavyobadilika kwa wakati.

Sasa kuhusu paka. Kila mtu anajua kwamba paka hupenda kujificha kwenye masanduku (thequestion.ru). Erwin Schrödinger pia alikuwa anajulikana. Zaidi ya hayo, kwa ushabiki wa Nordic, alitumia kipengele hiki katika jaribio maarufu la mawazo. Jambo kuu ni kwamba paka ilikuwa imefungwa kwenye sanduku na mashine ya infernal. Mashine imeunganishwa kwa njia ya relay kwa mfumo wa quantum, kwa mfano, dutu ya kuoza kwa mionzi. Uwezekano wa kuoza unajulikana na ni 50%. Mashine ya infernal husababishwa wakati hali ya quantum ya mfumo inabadilika (kuoza hutokea) na paka hufa kabisa. Ikiwa utaacha mfumo wa "Cat-box-hellish machine-quanta" yenyewe kwa saa moja na kumbuka kuwa hali ya mfumo wa quantum imeelezewa kwa suala la uwezekano, basi inakuwa wazi kuwa ikiwa paka iko hai au la inategemea. kwa sasa wakati, labda haitafanya kazi, kwa vile haitawezekana kutabiri kwa usahihi kuanguka kwa sarafu kwenye vichwa au mikia mapema. Kitendawili ni rahisi sana: kazi ya wimbi inayoelezea mfumo wa quantum inachanganya majimbo mawili ya paka - yuko hai na amekufa kwa wakati mmoja, kama vile elektroni iliyofungwa inaweza kupatikana kwa uwezekano sawa katika sehemu yoyote katika nafasi ya usawa kutoka. kiini cha atomiki. Ikiwa hatutafungua sanduku, hatujui jinsi paka anavyofanya. Bila kufanya uchunguzi (vipimo vya kusoma) vya kiini cha atomiki, tunaweza kuelezea hali yake kwa superposition tu (mchanganyiko) wa hali mbili: kiini kilichooza na kisichoharibika. Paka aliye katika uraibu wa nyuklia yuko hai na amekufa kwa wakati mmoja. Swali ni: ni lini mfumo huacha kuwapo kama mchanganyiko wa majimbo mawili na kuchagua moja maalum?

Ufafanuzi wa Copenhagen wa jaribio unatuambia kuwa mfumo huacha kuwa mchanganyiko wa majimbo na huchagua mojawapo wakati uchunguzi unapotokea, ambao pia ni kipimo (sanduku hufungua). Hiyo ni, ukweli halisi wa kipimo hubadilisha ukweli wa kimwili, unaosababisha kuanguka kwa kazi ya wimbi (paka hufa au hubakia hai, lakini huacha kuwa mchanganyiko wa wote wawili)! Fikiria juu yake, majaribio na vipimo vinavyoambatana nayo hubadilisha ukweli unaotuzunguka. Binafsi, ukweli huu unanisumbua sana. nguvu kuliko pombe. Steve Hawking anayejulikana pia ana wakati mgumu kukumbana na kitendawili hiki, akirudia kwamba anaposikia kuhusu paka wa Schrödinger, mkono wake unamfikia Browning. Ukali wa mmenyuko wa mwanafizikia bora wa kinadharia ni kutokana na ukweli kwamba, kwa maoni yake, jukumu la mwangalizi katika kuanguka kwa kazi ya wimbi (kuivunja katika mojawapo ya majimbo mawili ya uwezekano) imezidishwa sana.

Bila shaka, wakati Profesa Erwin alipopata mimba ya kuteswa kwa paka huko nyuma mwaka wa 1935, ilikuwa njia ya busara ya kuonyesha kutokamilika kwa mechanics ya quantum. Kwa kweli, paka haiwezi kuwa hai na imekufa kwa wakati mmoja. Kama matokeo ya moja ya tafsiri za jaribio hilo, ikawa dhahiri kuwa kulikuwa na mkanganyiko kati ya sheria za ulimwengu wa jumla (kwa mfano, sheria ya pili ya thermodynamics - paka ni hai au amekufa) na micro- ulimwengu (paka ni hai na amekufa kwa wakati mmoja).

Ya hapo juu hutumiwa katika mazoezi: katika kompyuta ya quantum na cryptography ya quantum. Ishara ya mwanga katika superposition ya majimbo mawili inatumwa kwa njia ya cable fiber-optic. Ikiwa washambuliaji wataunganisha kwa kebo mahali fulani katikati na kufanya bomba la ishara huko ili kusikiliza habari iliyopitishwa, basi hii itaangusha kazi ya wimbi (kutoka kwa mtazamo wa tafsiri ya Copenhagen, uchunguzi utafanywa) na mwanga utaingia katika mojawapo ya majimbo. Kwa kufanya vipimo vya takwimu za mwanga kwenye mwisho wa kupokea wa cable, itawezekana kuchunguza ikiwa mwanga uko katika hali ya juu ya majimbo au tayari umezingatiwa na kupitishwa kwa hatua nyingine. Hii inafanya uwezekano wa kuunda njia za mawasiliano ambazo hazijumuishi uingiliaji wa mawimbi usioonekana na usikilizaji.

Ufafanuzi mwingine wa hivi majuzi zaidi wa jaribio la mawazo ya Schrödinger ni hadithi ambayo Sheldon Cooper, shujaa wa Nadharia ya Mlipuko Mkubwa, alimwambia jirani yake Penny ambaye hakuwa na elimu ya kutosha. Hoja ya hadithi ya Sheldon ni kwamba wazo la paka wa Schrödinger linaweza kutumika kwa uhusiano wa kibinadamu. Ili kuelewa kinachotokea kati ya mwanamume na mwanamke, ni aina gani ya uhusiano kati yao: nzuri au mbaya, unahitaji tu kufungua sanduku. Hadi wakati huo, uhusiano huo ni mzuri na mbaya. youtube.com

Hakika umesikia zaidi ya mara moja kwamba kuna jambo kama "Paka wa Schrödinger". Lakini ikiwa wewe si mwanafizikia, basi uwezekano mkubwa una wazo lisilo wazi la aina gani ya paka hii na kwa nini inahitajika.

« paka wa Schrödinger" - hili ni jina la majaribio maarufu ya mawazo ya mwanafizikia maarufu wa nadharia wa Austria Erwin Schrödinger, ambaye pia ni mshindi. Tuzo la Nobel. Kwa msaada wa jaribio hili la uwongo, mwanasayansi alitaka kuonyesha kutokamilika kwa mechanics ya quantum katika mpito kutoka kwa mifumo ya subatomic hadi mifumo ya macroscopic.

Makala hii ni jaribio la kuelezea kwa maneno rahisi kiini cha nadharia ya Schrödinger kuhusu paka na mechanics ya quantum, ili iweze kupatikana kwa mtu ambaye hana elimu ya juu ya kiufundi. Nakala hiyo pia itawasilisha tafsiri mbali mbali za jaribio hilo, pamoja na zile za safu ya Runinga "Nadharia ya Big Bang."

Maelezo ya jaribio

Nakala asili ya Erwin Schrödinger ilichapishwa mnamo 1935. Ndani yake, jaribio lilielezewa kwa kutumia au hata kubinafsisha:

Unaweza pia kuunda kesi ambazo kuna burlesque kabisa. Acha paka fulani afungiwe kwenye chumba cha chuma na mashine ifuatayo ya kishetani (ambayo inapaswa kuwa bila kujali uingiliaji wa paka): ndani ya kaunta ya Geiger kuna kiasi kidogo cha dutu ya mionzi, ndogo sana kwamba atomi moja tu inaweza kuoza kwa saa moja; lakini kwa uwezekano huo huo haiwezi kusambaratika; ikiwa hii itatokea, bomba la kusoma hutolewa na relay imewashwa, ikitoa nyundo, ambayo huvunja chupa na asidi ya hydrocyanic.

Ikiwa tunaacha mfumo huu wote kwa yenyewe kwa saa moja, basi tunaweza kusema kwamba paka itakuwa hai baada ya wakati huu, mradi tu atomi haina kutengana. Mtengano wa kwanza kabisa wa atomi ungetia paka sumu. Psi-kazi ya mfumo kwa ujumla itaelezea hili kwa kuchanganya au kupaka paka hai na aliyekufa (kusamehe kujieleza) kwa sehemu sawa. Kinachojulikana katika hali kama hizi ni kwamba kutokuwa na hakika kwa asili kwa ulimwengu wa atomiki hubadilishwa kuwa kutokuwa na uhakika wa macroscopic, ambayo inaweza kuondolewa kwa uchunguzi wa moja kwa moja. Hili hutuzuia tusikubali kwa ujinga "mfano wa ukungu" kama uakisi uhalisia. Hii yenyewe haimaanishi chochote kisicho wazi au kinzani. Kuna tofauti kati ya picha yenye ukungu au isiyo na umakini na picha ya mawingu au ukungu.

Kwa maneno mengine:

1. Kuna sanduku na paka. Sanduku lina utaratibu ulio na kiini cha atomiki cha mionzi na kontena la gesi yenye sumu. Vigezo vya majaribio vilichaguliwa ili uwezekano wa kuoza kwa nyuklia katika saa 1 ni 50%. Ikiwa kiini hutengana, chombo cha gesi kinafungua na paka hufa. Ikiwa kiini haina kuoza, paka inabaki hai na vizuri.
2. Tunafunga paka katika sanduku, kusubiri saa na kuuliza swali: ni paka hai au imekufa?
3. Mechanics ya quantum inaonekana kutuambia kwamba kiini cha atomiki (na kwa hivyo paka) iko katika hali zote zinazowezekana kwa wakati mmoja (tazama uwekaji juu wa quantum). Kabla ya kufungua sanduku, mfumo wa paka-msingi uko katika hali "kiini kimeoza, paka amekufa" na uwezekano wa 50% na katika hali "kiini hakijaoza, paka yuko hai" na uwezekano wa 50%. Inatokea kwamba paka iliyoketi katika sanduku ni hai na imekufa kwa wakati mmoja.
4. Kulingana na tafsiri ya kisasa ya Copenhagen, paka yuko hai / amekufa bila majimbo yoyote ya kati. Na uchaguzi wa hali ya kuoza ya kiini hutokea si wakati wa kufungua sanduku, lakini hata wakati kiini kinapoingia kwenye detector. Kwa sababu kupunguzwa kwa kazi ya wimbi la mfumo wa "cat-detector-nucleus" haihusiani na mwangalizi wa kibinadamu wa sanduku, lakini inahusishwa na detector-observer ya kiini.

Ufafanuzi kwa maneno rahisi

Kulingana na mechanics ya quantum, ikiwa kiini cha atomi hakizingatiwi, basi hali yake inaelezewa na mchanganyiko wa majimbo mawili - kiini kilichooza na kiini kisichoharibika, kwa hivyo, paka ameketi kwenye sanduku na kuashiria kiini cha atomi. yuko hai na amekufa kwa wakati mmoja. Ikiwa sanduku limefunguliwa, basi mjaribu anaweza kuona hali moja tu - "kiini kimeoza, paka amekufa" au "kiini hakijaharibika, paka yuko hai."

Asili katika lugha ya mwanadamu: Jaribio la Schrödinger lilionyesha kuwa, kutoka kwa mtazamo wa mechanics ya quantum, paka ni hai na imekufa, ambayo haiwezi kuwa. Kwa hivyo, mechanics ya quantum ina dosari kubwa.

Swali ni: ni lini mfumo huacha kuwapo kama mchanganyiko wa majimbo mawili na kuchagua moja maalum? Madhumuni ya jaribio ni kuonyesha kwamba mechanics ya quantum haijakamilika bila baadhi ya sheria zinazoonyesha chini ya hali gani utendaji wa wimbi huanguka na paka hufa au kubaki hai lakini sio mchanganyiko wa zote mbili. Kwa kuwa ni wazi kwamba paka lazima iwe hai au imekufa (hakuna hali ya kati kati ya maisha na kifo), hii itakuwa sawa kwa kiini cha atomiki. Lazima iwe imeoza au isioze (Wikipedia).

Video kutoka kwa nadharia ya The Big Bang

Ufafanuzi mwingine wa hivi majuzi zaidi wa jaribio la mawazo ya Schrödinger ni hadithi ambayo Sheldon Cooper, shujaa wa Nadharia ya Mlipuko Mkubwa, alimwambia jirani yake Penny ambaye hakuwa na elimu ya kutosha. Hoja ya hadithi ya Sheldon ni kwamba wazo la paka wa Schrödinger linaweza kutumika kwa uhusiano wa kibinadamu. Ili kuelewa kinachotokea kati ya mwanamume na mwanamke, ni aina gani ya uhusiano kati yao: nzuri au mbaya, unahitaji tu kufungua sanduku. Hadi wakati huo, uhusiano huo ni mzuri na mbaya.

Ifuatayo ni klipu ya video ya mabadilishano haya ya Nadharia ya Big Bang kati ya Sheldon na Penia.

Je, paka alibaki hai kutokana na jaribio hilo?

Kwa wale ambao hawakusoma nakala hiyo kwa uangalifu, lakini bado wana wasiwasi juu ya paka, habari njema: usijali, kulingana na data yetu, kama matokeo ya jaribio la mawazo na mwanafizikia wa Austria.

HAKUNA PAKA ALIYEUMIA

Paka wa Schrödinger ni jaribio maarufu la mawazo. Iliongozwa na mashuhuri Mshindi wa Tuzo ya Nobel katika uwanja wa fizikia - mwanasayansi wa Austria Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Kiini cha jaribio kilikuwa kama ifuatavyo. KATIKA chumba kilichofungwa(sanduku) paka aliwekwa. Sanduku lina vifaa vya utaratibu ambao una msingi wa mionzi na gesi yenye sumu. Vigezo huchaguliwa ili uwezekano wa kuoza kwa nyuklia katika saa moja ni asilimia hamsini kabisa. Ikiwa msingi hutengana, utaratibu utaanza kutumika na chombo kilicho na gesi yenye sumu kitafunguliwa. Kwa hiyo, paka ya Schrödinger itakufa.

Kwa mujibu wa sheria, ikiwa hutazingatia kiini, basi majimbo yake yataelezewa na majimbo mawili kuu - nuclei iliyooza na isiyoharibika. Na hapa kitendawili kinatokea: paka wa Schrödinger, ambaye ameketi kwenye sanduku, anaweza kuwa amekufa na hai kwa wakati mmoja. Lakini ikiwa sanduku limefunguliwa, mjaribu ataona hali moja tu maalum. Ama “kiini kimeoza na paka amekufa,” au “kiini hakikuoza na paka wa Schrödinger yu hai.”

Kimantiki, wakati wa kutoka tutakuwa na moja ya vitu viwili: ama paka aliye hai au aliyekufa. Lakini uwezekano wa mnyama yuko katika majimbo yote mawili mara moja. Schrödinger alijaribu kwa njia hii kuthibitisha maoni yake juu ya mapungufu ya mechanics ya quantum.

Kwa mujibu wa tafsiri ya Copenhagen na jaribio hili hasa, paka katika mojawapo ya awamu zake zinazowezekana (aliyekufa-hai) hupata mali hizi tu baada ya mwangalizi wa nje kuingilia kati katika mchakato. Lakini maadamu mwangalizi huyu hayupo (hii inamaanisha uwepo wa mtu maalum ambaye ana faida za uwazi wa maono na fahamu), paka atakuwa kwenye limbo "kati ya maisha na kifo."

Mfano maarufu wa kale ambao paka hutembea yenyewe huchukua vivuli vipya, vya kuvutia katika mazingira ya jaribio hili.

Kulingana na Everett, ambayo ni tofauti sana na ile ya zamani ya Copenhagen, mchakato wa uchunguzi hauzingatiwi kuwa maalum. Yote mawili yanasema kwamba paka wa Schrödinger anaweza kuwa ndani anaweza kuwepo katika tafsiri hii. Lakini wanachanganya kila mmoja. Hii ina maana kwamba umoja wa mataifa haya utavurugika kwa usahihi kutokana na mwingiliano na ulimwengu wa nje. Ni mwangalizi anayefungua sanduku ambaye huleta ugomvi katika hali ya paka.

Kuna maoni kwamba neno la mwisho katika suala hili linapaswa kuachwa kwa kiumbe kama paka wa Schrödinger. Maana ya maoni kama haya ni kukubalika kwa ukweli kwamba katika jaribio hili lote mnyama ndiye mwangalizi pekee anayefaa kabisa. Kwa mfano, wanasayansi Max Tegmark, Bruno Marshall na Hans Moraven waliwasilisha marekebisho ya jaribio hapo juu, ambapo mtazamo kuu ni maoni ya paka. Katika kesi hiyo, paka ya Schrödinger bila shaka inaishi, kwa sababu tu paka iliyobaki inaweza kuchunguza matokeo. Lakini mwanasayansi Nadav Katz alichapisha matokeo yake ambayo aliweza "kurudisha" hali ya chembe nyuma baada ya kubadilisha hali yake. Kwa hivyo, uwezekano wa paka wa kuishi huongezeka sana.

Nakala hiyo inaelezea nadharia ya Schrödinger ni nini. Mchango wa mwanasayansi huyu mkubwa kwa sayansi ya kisasa, na pia anaelezea jaribio la mawazo alilovumbua kuhusu paka. Upeo wa matumizi ya aina hii ya ujuzi umeelezwa kwa ufupi.

Erwin Schrödinger

Paka mwenye sifa mbaya, ambaye hayuko hai wala hakufa, sasa anatumiwa kila mahali. Filamu zinafanywa juu yake, jamii kuhusu fizikia na wanyama huitwa jina lake, kuna hata chapa ya nguo. Lakini mara nyingi watu wanamaanisha kitendawili na paka bahati mbaya. Lakini watu kwa kawaida husahau kuhusu muundaji wake, Erwin Schrödinger. Alizaliwa huko Vienna, ambayo wakati huo ilikuwa sehemu ya Austria-Hungary. Alikuwa msaidizi wa familia iliyosoma sana na tajiri. Baba yake, Rudolf, alizalisha linoleum na kuwekeza pesa, kati ya mambo mengine, katika sayansi. Mama yake alikuwa binti ya mwanakemia, na Erwin mara nyingi alienda kusikiliza mihadhara ya babu yake kwenye chuo hicho.

Kwa kuwa mmoja wa bibi za mwanasayansi huyo alikuwa Mwingereza, alipendezwa naye lugha za kigeni na kufahamu Kiingereza kikamilifu. Haishangazi kwamba shuleni Schrödinger alikuwa bora zaidi darasani kila mwaka, na katika chuo kikuu alikuwa bora zaidi. masuala magumu. Sayansi ya mapema ya karne ya ishirini ilikuwa tayari imegundua kutokwenda kati ya fizikia ya kitambo inayoeleweka zaidi na tabia ya chembe katika ulimwengu mdogo na nano. Nilitupa nguvu zangu zote katika kutatua mizozo iliyojitokeza

Mchango kwa sayansi

Kuanza, inafaa kusema kwamba mwanafizikia huyu alihusika katika maeneo mengi ya sayansi. Walakini, tunaposema "nadharia ya Schrödinger," hatumaanishi maelezo ya kihesabu ya rangi aliyounda, lakini mchango wake kwa mechanics ya quantum. Katika siku hizo, teknolojia, majaribio na nadharia vilienda sambamba. Upigaji picha ulitengenezwa, taswira ya kwanza ilirekodiwa, na hali ya mionzi iligunduliwa. Wanasayansi waliopata matokeo waliingiliana kwa karibu na wananadharia: walikubaliana, walikamilishana, na walibishana. Shule mpya na matawi ya sayansi yaliundwa. Ulimwengu ulianza kung'aa kwa rangi tofauti kabisa, na ubinadamu ulipokea siri mpya. Licha ya ugumu wa vifaa vya hisabati, kuelezea nadharia ya Schrödinger ni nini, kwa lugha rahisi Unaweza.

Ulimwengu wa quantum ni rahisi!

Sasa inajulikana kuwa ukubwa wa vitu vinavyochunguzwa huathiri moja kwa moja matokeo. Vitu vinavyoonekana kwa jicho vinakabiliwa na dhana ya fizikia ya classical. Nadharia ya Schrödinger inatumika kwa miili yenye ukubwa wa nanomita mia moja kwa mia moja na ndogo zaidi. Na mara nyingi zaidi tunazungumzia kwa ujumla kuhusu atomi binafsi na chembe ndogo. Kwa hivyo, kila kipengele cha microsystems wakati huo huo kina mali ya chembe na wimbi (wimbi-particle duality). Kutoka kwa ulimwengu wa nyenzo, elektroni, protoni, neutroni, n.k. zina sifa ya wingi na hali inayohusishwa, kasi na kuongeza kasi. Kutoka kwa wimbi la kinadharia - vigezo kama vile frequency na resonance. Ili kuelewa jinsi hii inavyowezekana kwa wakati mmoja, na kwa nini hawawezi kutenganishwa kutoka kwa kila mmoja, wanasayansi walihitaji kufikiria upya uelewa wao wote wa muundo wa vitu.

Nadharia ya Schrödinger inadokeza kwamba, kimahesabu, sifa hizi mbili zinahusiana kupitia muundo unaoitwa kazi ya wimbi. Kupata maelezo ya hisabati ya dhana hii kulileta Schrödinger Tuzo ya Nobel. Hata hivyo, maana ya kimwili ambayo mwandishi alihusisha nayo haikupatana na mawazo ya Bohr, Sommerfeld, Heisenberg na Einstein, ambao walianzisha ile inayoitwa tafsiri ya Copenhagen. Hapa ndipo "kitendawili cha paka" kilipoibuka.

Kazi ya wimbi

Tunapozungumza juu ya microcosm ya chembe za msingi, dhana asili katika macroscales hupoteza maana yake: misa, kiasi, kasi, saizi. Na uwezekano wa kutetereka huja kwao wenyewe. Vitu vya ukubwa huu haviwezekani kwa wanadamu kurekodi - njia zisizo za moja kwa moja tu za kusoma zinapatikana kwa watu. Kwa mfano, kupigwa kwa mwanga kwenye skrini nyeti au filamu, idadi ya mibofyo, unene wa filamu inayonyunyiziwa. Kila kitu kingine ni eneo la mahesabu.

Nadharia ya Schrödinger inatokana na milinganyo ambayo mwanasayansi huyu aliipata. Na sehemu yao muhimu ni Inaelezea bila utata aina na mali ya kiasi cha chembe inayochunguzwa. Inaaminika kuwa kazi ya wimbi inaonyesha hali ya, kwa mfano, elektroni. Hata hivyo, yenyewe, kinyume na mawazo ya mwandishi wake, haina maana ya kimwili. Ni zana rahisi ya hisabati. Kwa kuwa makala yetu inawasilisha nadharia ya Schrödinger kwa maneno rahisi, hebu tuseme kwamba mraba wa kipengele cha mawimbi unaelezea uwezekano wa kupata mfumo katika hali iliyoamuliwa mapema.

Paka kama mfano wa kitu kikubwa

Mwandishi mwenyewe hakukubaliana na tafsiri hii, ambayo inaitwa tafsiri ya Copenhagen, hadi mwisho wa maisha yake. Alichukizwa na kutokuwa wazi kwa dhana ya uwezekano, na alisisitiza juu ya uwazi wa kazi yenyewe, na sio mraba wake.

Kama mfano wa kutofautiana kwa mawazo hayo, alisema kuwa katika kesi hii ulimwengu wa microworld ungeathiri vitu vingi. Nadharia inakwenda kama ifuatavyo: ikiwa unaweka kiumbe hai (kwa mfano, paka) na kifusi kilicho na gesi yenye sumu kwenye sanduku lililofungwa, ambalo hufungua ikiwa kitu fulani cha mionzi kinaharibika, na kubaki kufungwa ikiwa kuoza hakutokea, basi. kabla ya kufungua sanduku tunapata kitendawili. Kulingana na dhana za quantum, atomi ya kipengele cha mionzi itaoza na uwezekano fulani kwa muda fulani. Kwa hivyo, kabla ya kugunduliwa kwa majaribio, atomi iko sawa na sio. Na, kama nadharia ya Schrödinger inavyosema, kwa asilimia sawa ya uwezekano kwamba paka amekufa na yuko hai. Ambayo, unaona, ni upuuzi, kwa sababu tunapofungua sanduku, tutapata hali moja tu ya mnyama. Na kwenye chombo kilichofungwa, karibu na kifusi chenye mauti, paka imekufa au hai, kwani viashiria hivi ni tofauti na haimaanishi chaguzi za kati.

Kuna maelezo maalum, lakini bado haijathibitishwa kikamilifu, kwa jambo hili: kwa kukosekana kwa hali ya kuzuia wakati ili kuamua hali maalum ya paka ya dhahania, jaribio hili bila shaka ni la kushangaza. Walakini, sheria za mitambo ya quantum haziwezi kutumika kwa vitu vya jumla. Bado haijawezekana kuteka kwa usahihi mpaka kati ya microworld na ya kawaida. Hata hivyo, mnyama wa ukubwa wa paka bila shaka ni kitu kikubwa.

Utumiaji wa mechanics ya quantum

Kama ilivyo kwa jambo lolote, hata la kinadharia, swali linatokea jinsi paka ya Schrödinger inaweza kuwa muhimu. Nadharia ya Big Bang, kwa mfano, inategemea hasa juu ya michakato inayohusiana na jaribio hili la mawazo. Kila kitu kinachohusiana na kasi ya juu zaidi, muundo mdogo zaidi wa mada, na uchunguzi wa ulimwengu kama hivyo hufafanuliwa, kati ya mambo mengine, na mechanics ya quantum.

Paka wa Schrödinger ndiye wa kushangaza zaidi kati ya paka, paka, paka, paka ambao ubinadamu huabudu sana. Video za paka za virusi zinaruka kote Mtandao Wote wa Ulimwenguni na mamilioni ya maoni ya kila siku, na picha za paka warembo kwenye mabango ya matangazo zinaweza kutufanya kununua bidhaa yoyote. Uga wa kueneza sayansi pia una mashujaa wake wa masharubu na wenye milia. Kwa usahihi zaidi, moja ni paka ya Schrödinger. Hakika umesikia juu yake, hata kama hauhusiki katika mechanics ya quantum. Kwa hivyo kwa nini paka maarufu amewasumbua wanafizikia na waimbaji wa nyimbo kwa karibu miaka mia moja, na pia kuwa moja ya vitu vya kupendeza zaidi vya tamaduni ya kisasa ya misa?

Paka wa Schrödinger kama sitiari

Ingawa inaweza kuonekana kama kitendawili, mwanafizikia wa nadharia wa Austria na mshindi wa Tuzo ya Nobel Erwin Schrödinger ndiye "baba" wa paka wa ajabu zaidi, na sio mmiliki. Baada ya yote paka wa Schrödinger ni jaribio la mawazo, kitendawili cha kinadharia, na sitiari ya kustaajabisha sana ya kuelezea ujio wa quantum.

Kulikuwa na paka?

Swali "Je, Schrödinger alikuwa na paka?" bado inabaki wazi. Ingawa, kulingana na idadi ya vyanzo, katika moja ya matoleo ya mapema FizikiaLeo kuna picha ya mwanasayansi akiwa na paka wake kipenzi Milton. Kwa upande mwingine, katika maandishi ya asili ya kifungu cha 1935, ambapo Erwin Schrödinger alielezea jaribio lake la dhahania, sio paka kabisa, lakini paka (kufa Katze). Kwa nini mwanafizikia alichagua mwakilishi wa paka kama mhusika mkuu wa wazo lake? Paka aligeukaje kuwa paka? Maswali haya yanaonekana kuwa yamekusudiwa kubaki kuwa kejeli.

Paka wa Schrödinger amekufa kwa nafasi ya 50%.

Hata hivyo, ikiwa chanzo cha msukumo kwa mtafiti kilikuwa mnyama wake binafsi, basi, inaonekana, sababu ya hii ilikuwa vase iliyovunjwa na paka au Ukuta iliyoharibiwa. Kwa sababu jambo kuu ambalo paka ya Schrödinger hufanya wakati wa majaribio ni kufungwa kwenye sanduku la chuma na ... kufa. Kweli, na uwezekano wa 50%. Kwa usahihi, pamoja na mnyama maskini, utaratibu maalum unao na msingi wa mionzi na chombo kilicho na gesi yenye sumu huwekwa ndani ya sanduku. Ikiwa kiini hutengana, utaratibu unasababishwa, na paka hufa kutokana na gesi iliyotolewa. Ikiwa haifanyi kazi, inaishi. Lakini mtazamaji tu anayefungua sanduku anaweza kujua hatima yake. Hadi wakati huo, paka yuko hai na amekufa.

Bila paka, mechanics ya quantum sio sawa

Hali hii yote, ya kushangaza kwa mtazamo wa kwanza, inaonyesha wazi moja ya masharti ya mechanics ya quantum. Kulingana na yeye, kiini cha atomiki ni wakati huo huo katika hali zote zinazowezekana: kuoza na kutoharibika. Ikiwa hakuna uchunguzi unaofanywa wa atomi, basi hali yake inaelezewa na mchanganyiko wa sifa hizi mbili. Kwa hiyo, paka, soma - kiini cha atomi, ni hai na imekufa. Na hii haiwezekani tu. Hii inamaanisha kuwa mechanics ya quantum haina sheria kadhaa ambazo huamua hali ambayo hatima ya paka iko wazi.

Paka wa Schrödingr: aina

Haishangazi kwamba maana ya kile kinachotokea na paka ya hadithi katika sanduku la chuma ina tafsiri kadhaa.

• Aina ya Copenhagen

Kuna tafsiri ya Copenhagen ya quantum mechanics, waandishi ambao ni Niels Bohr na Werner Heisenberg. Kulingana na hilo, paka inabaki katika majimbo yote mawili, bila kujali mwangalizi. Baada ya yote, wakati wa kuamua hutokea si wakati droo inafungua, lakini wakati utaratibu unasababishwa. Hiyo ni, mnyama huyo amekufa kwa muda mrefu kutokana na gesi, lakini sanduku bado limefungwa. Kwa maneno mengine, katika tafsiri ya Copenhagen hakuna hali ya "wafu-hai", kwa sababu imedhamiriwa na detector ambayo humenyuka kwa kuoza kwa kiini.

• Aina ya Everett

Pia kuna tafsiri ya walimwengu wengi, au tafsiri ya Everett. Anatafsiri uzoefu na paka wa Schrödinger kama wawili tofauti ulimwengu uliopo, kugawanyika ndani ambayo hutokea wakati sanduku linafunguliwa. Katika ulimwengu mmoja paka ni hai na vizuri, katika mwingine hakuwa na kuishi majaribio.

• "quantum kujiua"

Njia moja au nyingine, paka maskini Schrödinger "aliteswa" na wanafizikia wengi. Baadhi, kwa mfano, walipendekeza kuzingatia hali na paka kutoka kwa mtazamo wa mnyama yenyewe - baada ya yote, anajua bora kuliko wanafizikia wote duniani ikiwa amekufa au hai. Kweli, huwezi kubishana na hilo. Njia hii inaitwa "kujiua kwa quantum" na kwa nadharia hukuruhusu kuangalia ni ipi kati ya tafsiri hizi ni sahihi.

Kila mtu anaweza kuzaliana aina yake mwenyewe

Ukiangalia kisasa sayansi ya kimwili, basi tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba kwenye kurasa za utafiti, paka ya muda mrefu ya Schrödinger ni hai zaidi kuliko mtu mwingine yeyote aliye hai. Mara kwa mara, wanasayansi hutoa ufumbuzi wao kwa kitendawili hiki kinachojulikana, na pia kuendeleza dhana katika mfumo wa maendeleo ya kuvutia sana.

• "sanduku la pili"

Kwa mfano, mwaka jana, watafiti katika Chuo Kikuu cha Yale "walimpa" paka wa Schrödinger sanduku la pili la kujificha na kutafuta kwake. Kulingana na mbinu hii, wanasayansi walijaribu kuiga mfumo muhimu kwa uendeshaji wa kompyuta ya quantum. Baada ya yote, kama unavyojua, moja ya shida kuu katika kuunda aina hii ya mashine ni hitaji la kusahihisha makosa. Na, kama inavyogeuka, kutumia paka za Schrödinger ni njia ya kuahidi ya kudhibiti habari nyingi za quantum.

• "Paka mdogo"

Na wiki chache zilizopita, timu ya kimataifa ya wanasayansi, wakiongozwa na wataalam wa Kirusi katika uwanja wa macho ya quantum, waliweza "kuzaa" paka za Schrödinger za microscopic ili kuendeleza katika utafutaji wa mpaka kati ya quantum na ulimwengu wa classical. Hivi ndivyo paka wa Schrödinger husaidia wanafizikia kukuza teknolojia ya mawasiliano ya kiasi na kriptografia.

Paka wa Schrödinger ni nyota wa utamaduni wa pop

Africa Studio / shutterstock.com

Ikiwa paka haiwezi kutoroka kutoka kwa sanduku lake la bahati mbaya, basi aliweza kutoka nje ya mipaka ya dhana za kisayansi na kurasa za utafiti. Na jinsi gani!

Tabia ya paka ya ajabu iliyo na hatima ngumu inaonekana na uthabiti unaowezekana katika kazi za tamaduni maarufu. Kwa hivyo, paka ya Schrödinger inaonekana katika vitabu vya Terry Pratchett, Fredrik Pohl, Douglas Adams na waandishi wengine maarufu duniani. Bila shaka, paka huyo alitajwa katika miradi maarufu ya televisheni kama vile "The Big Bang Theory" na "Doctor Who." Bila kutaja kwamba picha ya paka ya Schrödinger hupatikana mara kwa mara katika michezo ya video na nyimbo za wimbo. Na wavuti ya ThinkGeek tayari imepata faida kutokana na kuuza T-shirt zilizo na maandishi upande mmoja: "Paka wa Schrodinger yuko Hai", na kwa upande mwingine - "Schrodinger's Cat is Dead."

Paka hufanya vizuri zaidi

Kukubaliana, unaweza kuona jambo la kushangaza: paka maarufu zaidi ya kisayansi ni mfano wa taswira ya kupima hypothesis. Walakini, ushiriki wa mnyama aliye na mkia ndani yake uliongeza idadi kubwa ya mashairi na haiba kwenye jaribio. Au labda ni kwamba paka hufanya kila kitu vizuri zaidi? Inawezekana kabisa.

Na kumbuka: kama matokeo ya jaribio la Schrödinger, hakuna paka mmoja aliyejeruhiwa.

Ukipata hitilafu, tafadhali onyesha kipande cha maandishi na ubofye Ctrl+Ingiza.