El gato de Schrödinger: la esencia en palabras sencillas. La teoría de Schrödinger: descripción, características, experimentos y aplicación.

Como nos explicó Heisenberg, debido al principio de incertidumbre, la descripción de objetos en el micromundo cuántico es de naturaleza diferente a la descripción habitual de objetos en el macromundo newtoniano. En lugar de las coordenadas espaciales y la velocidad, que estamos acostumbrados a describir el movimiento mecánico, por ejemplo, una bola en una mesa de billar, en la mecánica cuántica los objetos se describen mediante la llamada función de onda. La cresta de la “onda” corresponde a la probabilidad máxima de encontrar una partícula en el espacio en el momento de la medición. El movimiento de dicha onda se describe mediante la ecuación de Schrödinger, que nos dice cómo cambia el estado de un sistema cuántico con el tiempo.

Ahora sobre el gato. Todo el mundo sabe que a los gatos les encanta esconderse en cajas (). Erwin Schrödinger también estaba al tanto. Además, con fanatismo puramente nórdico, utilizó esta característica en un famoso experimento mental. La esencia del asunto era que un gato estaba encerrado en una caja con una máquina infernal. La máquina está conectada a través de un relé a un sistema cuántico, por ejemplo, una sustancia en descomposición radiactiva. La probabilidad de descomposición es conocida y es del 50%. La máquina infernal se activa cuando cambia el estado cuántico del sistema (se produce la descomposición) y el gato muere por completo. Si dejas solo el sistema "Cuantos-máquina-caja-gato" durante una hora y recuerdas que el estado de un sistema cuántico se describe en términos de probabilidad, entonces queda claro que si el gato está vivo o no depende de este momento Con el tiempo, probablemente no funcionará, del mismo modo que no será posible predecir con precisión de antemano la caída de una moneda en cara o cruz. La paradoja es muy simple: la función de onda que describe un sistema cuántico mezcla los dos estados de un gato: está vivo y muerto al mismo tiempo, de la misma manera que un electrón ligado puede ubicarse con igual probabilidad en cualquier lugar del espacio equidistante de el núcleo atómico. Si no abrimos la caja, no sabemos exactamente cómo está el gato. Sin hacer observaciones (léase mediciones) de un núcleo atómico, podemos describir su estado sólo mediante la superposición (mezcla) de dos estados: un núcleo desintegrado y no desintegrado. Un gato con adicción nuclear está vivo y muerto al mismo tiempo. La pregunta es: ¿cuándo deja de existir un sistema como mezcla de dos estados y elige uno específico?

La interpretación de Copenhague del experimento nos dice que el sistema deja de ser una mezcla de estados y elige uno de ellos en el momento en que se produce una observación, que también es una medida (se abre el cuadro). Es decir, el hecho mismo de la medición cambia la realidad física, lo que lleva al colapso de la función de onda (¡el gato muere o permanece vivo, pero deja de ser una mezcla de ambos)! Piénselo, el experimento y las mediciones que lo acompañan cambian la realidad que nos rodea. Personalmente, este hecho me molesta mucho más que el alcohol. Al conocido Steve Hawking también le cuesta vivir esta paradoja, repitiendo que cuando oye hablar del gato de Schrödinger, tiende la mano hacia la Browning. La gravedad de la reacción del destacado físico teórico se debe al hecho de que, en su opinión, el papel del observador en el colapso de la función de onda (colapsándola en uno de dos estados probabilísticos) es muy exagerado.

Por supuesto, cuando el profesor Erwin concibió su tortura de gato allá por 1935, fue una manera ingeniosa de mostrar la imperfección. mecánica cuántica. De hecho, un gato no puede estar vivo y muerto al mismo tiempo. Como resultado de una de las interpretaciones del experimento, se hizo evidente que existía una contradicción entre las leyes del macromundo (por ejemplo, la segunda ley de la termodinámica: el gato está vivo o muerto) y el micromundo. mundo (el gato está vivo y muerto al mismo tiempo).

Lo anterior se utiliza en la práctica: en computación cuántica y criptografía cuántica. A través de un cable de fibra óptica se envía una señal luminosa en una superposición de dos estados. Si los atacantes se conectan al cable en algún punto intermedio y hacen una señal allí para escuchar la información transmitida, esto colapsará la función de onda (desde el punto de vista de la interpretación de Copenhague, se hará una observación) y la luz entrará en uno de los estados. Realizando pruebas estadísticas de luz en el extremo receptor del cable, será posible detectar si la luz se encuentra en una superposición de estados o ya ha sido observada y transmitida a otro punto. Lo hace posible creación medios de comunicación que excluyen la interceptación de señales indetectables y las escuchas ilegales.

Otra interpretación más reciente del experimento mental de Schrödinger es una historia que el personaje de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, le contó a su vecina Penny, menos educada. El punto de la historia de Sheldon es que el concepto del gato de Schrödinger se puede aplicar a las relaciones humanas. Para entender qué está pasando entre un hombre y una mujer, qué tipo de relación hay entre ellos: buena o mala, basta con abrir la caja. Hasta entonces, la relación es buena y mala.

Para mi vergüenza, quiero admitir que escuché esta expresión, pero no sabía qué significaba ni siquiera sobre qué tema se usaba. Déjame contarte lo que leí en Internet sobre este gato...

« El gato de Shroedinger» - así se llama el famoso experimento mental del famoso físico teórico austriaco Erwin Schrödinger, que también es laureado premio Nobel. Con la ayuda de este experimento ficticio, el científico quería mostrar lo incompleta de la mecánica cuántica en la transición de los sistemas subatómicos a los sistemas macroscópicos.

El artículo original de Erwin Schrödinger se publicó en 1935. Aquí está la cita:

También se pueden construir casos en los que haya bastante burlesque. Que se encierre a un gato en una cámara de acero con la siguiente máquina diabólica (que debería ser así independientemente de la intervención del gato): dentro de un contador Geiger hay una cantidad minúscula de sustancia radiactiva, tan pequeña que sólo un átomo puede desintegrarse en una hora, pero con la misma probabilidad no podrá desintegrarse; si esto sucede, se descarga el tubo de lectura y se activa el relé, soltándose el martillo, que rompe el matraz con ácido cianhídrico.

Si dejamos todo este sistema solo durante una hora, entonces podemos decir que el gato estará vivo después de este tiempo, siempre y cuando el átomo no se desintegre. La primera desintegración del átomo envenenaría al gato. La función psi del sistema en su conjunto expresará esto mezclando o untando un gato vivo y uno muerto (perdón por la expresión) en partes iguales. Lo típico en tales casos es que la incertidumbre originalmente limitada al mundo atómico se transforma en incertidumbre macroscópica, que puede eliminarse mediante observación directa. Esto nos impide aceptar ingenuamente que el “modelo borroso” refleja la realidad. Esto en sí mismo no significa nada confuso o contradictorio. Existe una diferencia entre una foto borrosa o desenfocada y una foto de nubes o niebla.

En otras palabras:

1. Hay una caja y un gato. La caja contiene un mecanismo que contiene un núcleo atómico radiactivo y un contenedor con gas venenoso. Los parámetros experimentales se seleccionaron de modo que la probabilidad de desintegración nuclear en 1 hora sea del 50%. Si el núcleo se desintegra, se abre un recipiente con gas y el gato muere. Si el núcleo no se descompone, el gato permanece vivo y coleando.
2. Cerramos al gato en una caja, esperamos una hora y hacemos la pregunta: ¿el gato está vivo o muerto?
3. La mecánica cuántica parece decirnos que el núcleo atómico (y por tanto el gato) se encuentra en todos los estados posibles simultáneamente (ver superposición cuántica). Antes de abrir la caja, el sistema gato-núcleo está en el estado “el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto” con una probabilidad del 50% y en el estado “el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo” con una probabilidad del 50%. Resulta que el gato sentado en la caja está vivo y muerto al mismo tiempo.
4. Según la interpretación moderna de Copenhague, el gato está vivo/muerto sin ningún estado intermedio. Y la elección del estado de desintegración del núcleo no se produce en el momento de abrir la caja, sino incluso cuando el núcleo ingresa al detector. Porque la reducción de la función de onda del sistema “gato-detector-núcleo” no está asociada al observador humano de la caja, sino al detector-observador del núcleo.

Según la mecánica cuántica, si no se observa el núcleo de un átomo, entonces su estado se describe mediante una mezcla de dos estados: un núcleo descompuesto y un núcleo no descompuesto, por lo tanto, un gato sentado en una caja y personificando el núcleo de un átomo. Está vivo y muerto al mismo tiempo. Si se abre la caja, el experimentador solo puede ver un estado específico: "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" o "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo".

La esencia en el lenguaje humano.

El experimento de Schrödinger demostró que, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, el gato está vivo y muerto, lo cual no puede ser así. Por tanto, la mecánica cuántica tiene importantes defectos.

La pregunta es: ¿cuándo deja de existir un sistema como mezcla de dos estados y elige uno específico? El propósito del experimento es mostrar que la mecánica cuántica está incompleta sin algunas reglas que indiquen bajo qué condiciones la función de onda colapsa y el gato muere o permanece vivo pero ya no es una mezcla de ambas. Como está claro que un gato debe estar vivo o muerto (no existe un estado intermedio entre la vida y la muerte), esto será similar para el núcleo atómico. Debe estar deteriorado o no (Wikipedia).

Otra interpretación más reciente del experimento mental de Schrödinger es una historia que el personaje de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, le contó a su vecina Penny, menos educada. El punto de la historia de Sheldon es que el concepto del gato de Schrödinger se puede aplicar a las relaciones humanas. Para entender qué está pasando entre un hombre y una mujer, qué tipo de relación hay entre ellos: buena o mala, basta con abrir la caja. Hasta entonces, la relación es buena y mala.

A continuación se muestra un videoclip de este intercambio de Big Bang Theory entre Sheldon y Penia.

La ilustración de Schrödinger es mejor ejemplo para describir la principal paradoja de la física cuántica: según sus leyes, partículas como electrones, fotones e incluso átomos existen en dos estados simultáneamente (“vivos” y “muertos”, si recordamos al sufrido gato). Estos estados se llaman superposiciones.

El físico estadounidense Art Hobson de la Universidad de Arkansas (Arkansas State University) propuso su solución a esta paradoja.

"Medidas en física cuántica se basan en el funcionamiento de ciertos dispositivos macroscópicos, como un contador Geiger, con la ayuda del cual se determina el estado cuántico de los sistemas microscópicos (átomos, fotones y electrones). La teoría cuántica implica que si conectas un sistema microscópico (partícula) a algún dispositivo macroscópico que distinga los dos diferentes estados sistema, entonces el dispositivo (contador Geiger, por ejemplo) entrará en un estado de entrelazamiento cuántico y también se encontrará en dos superposiciones simultáneamente. Sin embargo, es imposible observar este fenómeno directamente, lo que lo hace inaceptable”, afirma el físico.

Hobson dice que en la paradoja de Schrödinger, el gato desempeña el papel de un dispositivo macroscópico, un contador Geiger, conectado a un núcleo radiactivo para determinar el estado de desintegración o "no desintegración" de ese núcleo. En este caso, un gato vivo será un indicador de "no descomposición" y un gato muerto será un indicador de descomposición. Pero según la teoría cuántica, el gato, al igual que el núcleo, debe existir en dos superposiciones de vida y muerte.

En cambio, dice el físico, el estado cuántico del gato debería estar entrelazado con el estado del átomo, lo que significa que están en una "relación no local" entre sí. Es decir, si el estado de uno de los objetos enredados cambia repentinamente al opuesto, entonces el estado de su par también cambiará, sin importar qué tan lejos estén uno del otro. Al mismo tiempo, Hobson se refiere a la confirmación experimental de esta teoría cuántica.

“Lo más interesante de la teoría del entrelazamiento cuántico es que el cambio de estado de ambas partículas se produce instantáneamente: ninguna luz o señal electromagnética tendría tiempo de transmitir información de un sistema a otro. Entonces se puede decir que es un objeto dividido en dos partes por el espacio, sin importar cuán grande sea la distancia entre ellas”, explica Hobson.

El gato de Schrödinger ya no está vivo y muerto al mismo tiempo. Está muerto si la desintegración ocurre y vivo si la desintegración nunca ocurre.

Agreguemos que tres grupos más de científicos propusieron soluciones similares a esta paradoja durante los últimos treinta años, pero no fueron tomadas en serio y pasaron desapercibidas en amplios círculos científicos. Hobson señala que resolver las paradojas de la mecánica cuántica, al menos teóricamente, es absolutamente necesario para su comprensión profunda.

Schrödinger

Pero recientemente LOS TEÓRICOS EXPLICAN CÓMO MATA LA GRAVEDAD EL GATO DE SCHRÖDINGER, pero esto es más complicado...

Como regla general, los físicos explican el fenómeno de que la superposición es posible en el mundo de las partículas, pero es imposible en el caso de los gatos u otros macroobjetos, la interferencia de ambiente. Cuando un objeto cuántico atraviesa un campo o interactúa con partículas aleatorias, inmediatamente asume un solo estado, como si hubiera sido medido. Así es como se destruye la superposición, como creían los científicos.

Pero incluso si de alguna manera fuera posible aislar un macroobjeto en estado de superposición de las interacciones con otras partículas y campos, tarde o temprano adoptaría un solo estado. Al menos esto es cierto para los procesos que ocurren en la superficie de la Tierra.

“En algún lugar del espacio interestelar, tal vez un gato tendría la oportunidad de mantener la coherencia cuántica, pero en la Tierra o cerca de cualquier planeta esto es extremadamente improbable. Y la razón de esto es la gravedad”, explica el autor principal del nuevo estudio, Igor Pikovski, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Pikovsky y sus colegas de la Universidad de Viena sostienen que la gravedad tiene un efecto destructivo sobre las superposiciones cuánticas de macroobjetos y, por lo tanto, no observamos fenómenos similares en el macrocosmos. El concepto básico de la nueva hipótesis, por cierto, se describe brevemente en el largometraje "Interstellar".

La teoría de la relatividad general de Einstein afirma que un objeto extremadamente masivo doblará el espacio-tiempo a su alrededor. Considerando la situación a un nivel más pequeño, podemos decir que para una molécula ubicada cerca de la superficie de la Tierra, el tiempo pasará algo más lento que para una ubicada en la órbita de nuestro planeta.

Debido a la influencia de la gravedad en el espacio-tiempo, una molécula afectada por esta influencia experimentará una desviación en su posición. Y esto, a su vez, debería afectar su energía interna: vibraciones de partículas en una molécula que cambian con el tiempo. Si una molécula fuera introducida en un estado de superposición cuántica de dos ubicaciones, entonces la relación entre la posición y la energía interna pronto obligaría a la molécula a "elegir" sólo una de las dos posiciones en el espacio.

“En la mayoría de los casos, el fenómeno de la decoherencia está asociado con influencia externa, pero en en este caso la vibración interna de las partículas interactúa con el movimiento de la propia molécula”, explica Pikovsky.

Este efecto aún no se ha observado, ya que otras fuentes de decoherencia, como campos magnéticos, la radiación térmica y las vibraciones suelen ser mucho más fuertes y provocan la destrucción de los sistemas cuánticos mucho antes que la gravedad. Pero los experimentadores se esfuerzan por probar la hipótesis.

También se podría utilizar una configuración similar para probar la capacidad de la gravedad para destruir sistemas cuánticos. Para ello será necesario comparar interferómetros verticales y horizontales: en el primero, la superposición debería desaparecer pronto debido a la dilatación del tiempo en diferentes “alturas” del camino, mientras que en el segundo, la superposición cuántica puede permanecer.

¿Puede un gato estar vivo y muerto al mismo tiempo? ¿Cuántos universos paralelos hay? ¿Y existen siquiera? Estas no son preguntas de ciencia ficción en absoluto, sino problemas científicos muy reales resueltos por la física cuántica.

Así que comencemos con El gato de Schrödinger. Este es un experimento mental propuesto por Erwin Schrödinger para señalar una paradoja que existe en la física cuántica. La esencia del experimento es la siguiente.

En una caja cerrada se coloca simultáneamente un gato imaginario, así como el mismo mecanismo imaginario con un núcleo radiactivo y un recipiente con gas venenoso. Según el experimento, si el núcleo se desintegra, se activará el mecanismo: el recipiente de gas se abrirá y el gato morirá. La probabilidad de desintegración nuclear es de 1 entre 2.

La paradoja es que, según la mecánica cuántica, si no se observa el núcleo, entonces el gato se encuentra en la llamada superposición, es decir, el gato se encuentra simultáneamente en estados mutuamente excluyentes (está vivo y muerto). Sin embargo, si el observador abre la caja, puede comprobar que el gato se encuentra en un estado concreto: o está vivo o muerto. Según Schrödinger, lo incompleto de la teoría cuántica radica en el hecho de que no especifica en qué condiciones un gato deja de estar en superposición y resulta estar vivo o muerto.

Esta paradoja se ve agravada por el experimento de Wigner, que añade la categoría de amigos a un experimento mental ya existente. Según Wigner, cuando el experimentador abra la caja sabrá si el gato está vivo o muerto. Para el experimentador, el gato deja de estar en superposición, pero para el amigo que está detrás de la puerta y que aún no conoce los resultados del experimento, el gato todavía se encuentra en algún lugar “entre la vida y la muerte”. Esto puede continuar con un número infinito de puertas y amigos, y según una lógica similar, el gato estará en superposición hasta que todas las personas en el Universo sepan lo que vio el experimentador cuando abrió la caja.

¿Cómo explica la física cuántica tal paradoja? La física cuántica ofrece un experimento mental suicidio cuántico y dos escenarios posibles basados ​​en diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica.

En un experimento mental, se apunta un arma al participante y disparará como resultado de la desintegración de un átomo radiactivo o no. Nuevamente, 50 a 50. Por lo tanto, el participante en el experimento morirá o no, pero por ahora está, como el gato de Schrödinger, en superposición.

Esta situación puede interpretarse de diferentes formas desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Según la interpretación de Copenhague, el arma eventualmente se disparará y el participante morirá. Según la interpretación de Everett, la superposición prevé la presencia de dos universos paralelos en los que el participante existe simultáneamente: en uno de ellos está vivo (el arma no disparó), en el segundo está muerto (el arma disparó). Sin embargo, si la interpretación de muchos mundos es correcta, entonces en uno de los universos el participante siempre permanece vivo, lo que lleva a la idea de la existencia de una "inmortalidad cuántica".

En cuanto al gato de Schrödinger y al observador del experimento, según la interpretación de Everett, él y el gato también se encuentran a la vez en dos Universos, es decir, en un "lenguaje cuántico", "enredados" con él.

Suena como una historia de novela de fantasía sin embargo, este es uno de muchos teorías científicas, que tiene lugar en la física moderna.

Para mi vergüenza, quiero admitir que escuché esta expresión, pero no sabía qué significaba ni siquiera sobre qué tema se usaba. Déjame contarte lo que leí en Internet sobre este gato... -

« El gato de Shroedinger“- este es el nombre del famoso experimento mental del famoso físico teórico austriaco Erwin Schrödinger, que también es premio Nobel. Con la ayuda de este experimento ficticio, el científico quiso mostrar lo incompleto de la mecánica cuántica en la transición de los sistemas subatómicos a los sistemas macroscópicos.

El artículo original de Erwin Schrödinger se publicó en 1935. En él, el experimento se describía utilizando o incluso personificando:

También se pueden construir casos en los que haya bastante burlesque. Que se encierre a un gato en una cámara de acero con la siguiente máquina diabólica (que debería ser así independientemente de la intervención del gato): dentro de un contador Geiger hay una cantidad minúscula de sustancia radiactiva, tan pequeña que sólo un átomo puede desintegrarse en una hora, pero con lo mismo lo más probable es que no se desintegre, si esto sucede, se descarga el tubo de lectura y se activa el relé, soltándose el martillo, que rompe el matraz con ácido cianhídrico;

Si dejamos todo este sistema solo durante una hora, entonces podemos decir que el gato estará vivo después de este tiempo, siempre y cuando el átomo no se desintegre. La primera desintegración del átomo envenenaría al gato. La función psi del sistema en su conjunto expresará esto mezclando o untando un gato vivo y uno muerto (perdón por la expresión) en partes iguales. Lo típico en tales casos es que la incertidumbre originalmente limitada al mundo atómico se transforma en incertidumbre macroscópica, que puede eliminarse mediante observación directa. Esto nos impide aceptar ingenuamente que el “modelo borroso” refleja la realidad. Esto en sí mismo no significa nada confuso o contradictorio. Existe una diferencia entre una foto borrosa o desenfocada y una foto de nubes o niebla.

En otras palabras:

1. Hay una caja y un gato. La caja contiene un mecanismo que contiene un núcleo atómico radiactivo y un recipiente con gas venenoso. Los parámetros experimentales se seleccionaron de modo que la probabilidad de desintegración nuclear en 1 hora sea del 50%. Si el núcleo se desintegra, se abre un recipiente con gas y el gato muere. Si el núcleo no se descompone, el gato permanece vivo y coleando.
2. Cerramos al gato en una caja, esperamos una hora y hacemos la pregunta: ¿el gato está vivo o muerto?
3. La mecánica cuántica parece decirnos que el núcleo atómico (y por tanto el gato) se encuentra en todos los estados posibles simultáneamente (ver superposición cuántica). Antes de abrir la caja, el sistema gato-núcleo está en el estado "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" con una probabilidad del 50% y en el estado "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo" con una probabilidad del 50%. Resulta que el gato sentado en la caja está vivo y muerto al mismo tiempo.
4. Según la interpretación moderna de Copenhague, el gato está vivo/muerto sin ningún estado intermedio. Y la elección del estado de desintegración del núcleo no se produce en el momento de abrir la caja, sino incluso cuando el núcleo ingresa al detector. Porque la reducción de la función de onda del sistema “gato-detector-núcleo” no está asociada al observador humano de la caja, sino al detector-observador del núcleo.

Según la mecánica cuántica, si no se observa el núcleo de un átomo, entonces su estado se describe mediante una mezcla de dos estados: un núcleo descompuesto y un núcleo no descompuesto, por lo tanto, un gato sentado en una caja y personificando el núcleo de un átomo. Está vivo y muerto al mismo tiempo. Si se abre la caja, el experimentador sólo puede ver un estado específico: "el núcleo se ha descompuesto, el gato está muerto" o "el núcleo no se ha descompuesto, el gato está vivo".

La esencia en el lenguaje humano: El experimento de Schrödinger demostró que, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, el gato está vivo y muerto, lo cual no puede ser así. Por tanto, la mecánica cuántica tiene importantes defectos.

La pregunta es: ¿cuándo deja de existir un sistema como mezcla de dos estados y elige uno específico? El objetivo del experimento es mostrar que la mecánica cuántica está incompleta sin algunas reglas que indiquen en qué condiciones la función de onda colapsa y el gato muere o permanece vivo, pero deja de ser una mezcla de ambas. Como está claro que un gato debe estar vivo o muerto (no existe un estado intermedio entre la vida y la muerte), esto será similar para el núcleo atómico. Debe estar descompuesto o no descompuesto ().

Otra interpretación más reciente del experimento mental de Schrödinger es una historia que el personaje de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, le contó a su vecina Penny, menos educada. El punto de la historia de Sheldon es que el concepto del gato de Schrödinger se puede aplicar a las relaciones humanas. Para entender qué está pasando entre un hombre y una mujer, qué tipo de relación hay entre ellos: buena o mala, basta con abrir la caja. Hasta entonces, la relación es buena y mala.

A continuación se muestra un videoclip de este intercambio de Big Bang Theory entre Sheldon y Penia.

La ilustración de Schrödinger es el mejor ejemplo para describir la principal paradoja de la física cuántica: según sus leyes, partículas como electrones, fotones e incluso átomos existen en dos estados al mismo tiempo (“vivos” y “muertos”, si recordamos el gato sufrido). Estos estados se llaman.

El físico estadounidense Art Hobson () de la Universidad de Arkansas (Arkansas State University) propuso su solución a esta paradoja.

“Las mediciones en física cuántica se basan en el funcionamiento de ciertos dispositivos macroscópicos, como un contador Geiger, con cuya ayuda se determina el estado cuántico de los sistemas microscópicos: átomos, fotones y electrones. La teoría cuántica implica que si conecta un sistema microscópico (partícula) a algún dispositivo macroscópico que distingue dos estados diferentes del sistema, entonces el dispositivo (un contador Geiger, por ejemplo) entrará en un estado de entrelazamiento cuántico y también se encontrará en dos superposiciones al mismo tiempo. Sin embargo, es imposible observar este fenómeno directamente, lo que lo hace inaceptable”, afirma el físico.

Hobson dice que en la paradoja de Schrödinger, el gato desempeña el papel de un dispositivo macroscópico, un contador Geiger, conectado a un núcleo radiactivo para determinar el estado de desintegración o “no desintegración” de ese núcleo. En este caso, un gato vivo será un indicador de "no descomposición" y un gato muerto será un indicador de descomposición. Pero según la teoría cuántica, el gato, al igual que el núcleo, debe existir en dos superposiciones de vida y muerte.

En cambio, según el físico, el estado cuántico del gato debe estar entrelazado con el estado del átomo, es decir, que están en una "relación no local" entre sí. Es decir, si el estado de uno de los objetos enredados cambia repentinamente al opuesto, entonces el estado de su par también cambiará, sin importar qué tan lejos estén uno del otro. Hobson hace referencia a esta teoría cuántica.

“Lo más interesante de la teoría del entrelazamiento cuántico es que el cambio de estado de ambas partículas se produce instantáneamente: ninguna luz o señal electromagnética tendría tiempo de transmitir información de un sistema a otro. Así que se puede decir que es un objeto dividido en dos partes por el espacio, sin importar cuán grande sea la distancia entre ellas”, explica Hobson.

El gato de Schrödinger ya no está vivo y muerto al mismo tiempo. Está muerto si la desintegración ocurre y vivo si la desintegración nunca ocurre.

Agreguemos que tres grupos más de científicos propusieron soluciones similares a esta paradoja durante los últimos treinta años, pero no fueron tomadas en serio y pasaron desapercibidas en amplios círculos científicos. Hobson que la solución a las paradojas de la mecánica cuántica, al menos teóricamente, es absolutamente necesaria para su comprensión profunda.

Schrödinger

Pero hace poco los TEÓRICOS EXPLICARON CÓMO LA GRAVEDAD MATA AL GATO DE SCHRODINGER, pero esto es más complicado...-

Como regla general, los físicos explican el fenómeno de que la superposición es posible en el mundo de las partículas, pero imposible en el caso de los gatos u otros macroobjetos, o la interferencia del medio ambiente. Cuando un objeto cuántico atraviesa un campo o interactúa con partículas aleatorias, inmediatamente adopta un solo estado, como si estuviera medido. Así es como se destruye la superposición, como creían los científicos.

Pero incluso si de alguna manera fuera posible aislar un macroobjeto en estado de superposición de las interacciones con otras partículas y campos, tarde o temprano adoptaría un solo estado. Al menos esto es cierto para los procesos que ocurren en la superficie de la Tierra.

“En algún lugar del espacio interestelar, tal vez un gato tendría una oportunidad, pero en la Tierra o cerca de cualquier planeta esto es extremadamente improbable. Y la razón es la gravedad”, explica el autor principal del nuevo estudio, Igor Pikovsky (), del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Pikovsky y sus colegas de la Universidad de Viena sostienen que la gravedad tiene un efecto destructivo sobre las superposiciones cuánticas de macroobjetos y, por lo tanto, no observamos fenómenos similares en el macrocosmos. El concepto básico de la nueva hipótesis, por cierto, se encuentra en el largometraje “Interstellar”.

La teoría de la relatividad general de Einstein afirma que un objeto extremadamente masivo doblará el espacio-tiempo a su alrededor. Considerando la situación a un nivel más pequeño, podemos decir que para una molécula ubicada cerca de la superficie de la Tierra, el tiempo pasará algo más lento que para una ubicada en la órbita de nuestro planeta.

Debido a la influencia de la gravedad en el espacio-tiempo, una molécula afectada por esta influencia experimentará una desviación en su posición. Y esto, a su vez, debería afectar su energía interna: vibraciones de partículas en una molécula que cambian con el tiempo. Si una molécula fuera introducida en un estado de superposición cuántica de dos ubicaciones, entonces la relación entre la posición y la energía interna pronto obligaría a la molécula a "elegir" sólo una de las dos posiciones en el espacio.

“En la mayoría de los casos, el fenómeno de la decoherencia está asociado a influencias externas, pero en este caso la vibración interna de las partículas interactúa con el movimiento de la propia molécula”, explica Pikovsky.

Este efecto aún no se ha observado porque otras fuentes de decoherencia, como los campos magnéticos, la radiación térmica y las vibraciones, suelen ser mucho más fuertes y provocan la destrucción de los sistemas cuánticos mucho antes que la gravedad. Pero los experimentadores se esfuerzan por probar la hipótesis.

También se podría utilizar una configuración similar para probar la capacidad de la gravedad para destruir sistemas cuánticos. Para ello será necesario comparar interferómetros verticales y horizontales: en el primero, la superposición pronto desaparecerá debido a la dilatación del tiempo en diferentes “alturas” del camino, mientras que en el segundo, la superposición cuántica puede permanecer.

fuentes

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Aquí hay un poco más pseudocientífico: por ejemplo, y aquí. Si aún no lo sabes, lee sobre y qué es. Y descubriremos qué

Si está interesado en un artículo sobre un tema de la física cuántica, es muy probable que le guste la serie de televisión "The Big Bang Theory". Entonces, a Sheldon Cooper se le ocurrió una nueva interpretación. El experimento mental de Schrödinger(Encontrarás un vídeo con este fragmento al final del artículo). Pero para entender el diálogo de Sheldon con su vecina Penny, recurramos primero a la interpretación clásica. Entonces, el gato de Schrödinger en palabras simples.

En este artículo veremos:

• Breve trasfondo histórico
• Descripción del experimento con el gato de Schrödinger
• La solución a la paradoja del gato de Schrödinger

Inmediatamente buenas noticias. Durante el experimento El gato de Schrödinger no resultó herido. Porque el físico Erwin Schrödinger, uno de los creadores de la mecánica cuántica, sólo realizó un experimento mental.

Antes de profundizar en la descripción del experimento, hagamos una mini excursión a la historia.

A principios del siglo pasado, los científicos lograron observar el micromundo. A pesar de la similitud externa del modelo "átomo-electrón" con el modelo "Sol-Tierra", resultó que las conocidas leyes newtonianas de la física clásica no funcionan en el microcosmos. Por lo tanto, apareció una nueva ciencia: la física cuántica y su componente: la mecánica cuántica. Todos los objetos microscópicos del micromundo se llamaron cuantos.

¡Atención! Uno de los postulados de la mecánica cuántica es la "superposición". Nos será útil comprender la esencia del experimento de Schrödinger.

La “superposición” es la capacidad de un cuanto (puede ser un electrón, un fotón, el núcleo de un átomo) de estar no en uno, sino en varios estados al mismo tiempo o de estar en varios puntos del espacio al mismo tiempo. tiempo, si nadie lo esta mirando

Esto es difícil de entender para nosotros, porque en nuestro mundo un objeto sólo puede tener un estado, por ejemplo, estar vivo o muerto. Y sólo puede estar en un lugar específico del espacio. Puede leer sobre la "superposición" y los sorprendentes resultados de los experimentos de física cuántica. En este articulo.

A continuación se muestra una ilustración sencilla de la diferencia entre el comportamiento de micro y macroobjetos. Coloca una bola en una de las 2 cajas. Porque la pelota es un objeto de nuestro macromundo, dirás con seguridad: "La pelota se encuentra en una sola de las cajas, mientras que la segunda está vacía". Si en lugar de una bola tomas un electrón, entonces la afirmación de que está en 2 cajas al mismo tiempo será cierta. Así funcionan las leyes del micromundo. Ejemplo: En realidad, el electrón no gira alrededor del núcleo del átomo, sino que se encuentra simultáneamente en todos los puntos de la esfera alrededor del núcleo. En física y química, este fenómeno se denomina “nube de electrones”.

Resumen. Nos dimos cuenta de que el comportamiento de un objeto muy pequeño y de un objeto grande están sujetos a leyes diferentes. Las leyes de la física cuántica y las leyes de la física clásica, respectivamente.

Pero no existe ninguna ciencia que describa la transición del macromundo al micromundo. Así, Erwin Schrödinger describió su experimento mental precisamente para demostrar la incompletitud teoria general física. Quería que la paradoja de Schrödinger mostrara que existe una ciencia para describir objetos grandes (física clásica) y una ciencia para describir microobjetos (física cuántica). Pero.

No hay suficiente ciencia para describir la transición de los sistemas cuánticos a los macrosistemas.

Descripción del experimento con el gato de Schrödinger Erwin Schrödinger describió un experimento mental con un gato en 1935. La versión original de la descripción del experimento se presenta en Wikipedia ().

El gato de Schrödinger Wikipedia

• Aquí hay una versión de la descripción del experimento del gato de Schrödinger en palabras simples:
• Se colocó un gato en una caja de acero cerrada.
• La Caja Schrödinger contiene un dispositivo con un núcleo radiactivo y un gas venenoso colocado en un recipiente.
• El núcleo puede desintegrarse en 1 hora o no. Probabilidad de descomposición – 50%.
• Si el núcleo se desintegra, el contador Geiger lo registrará. El relé funcionará y el martillo romperá el contenedor de gas. El gato de Schrödinger morirá.

Si no, el gato de Schrödinger seguirá vivo.

Pero sabemos con seguridad que si se abre la “caja de Schrödinger”, el gato sólo puede encontrarse en uno de los siguientes estados:

• si el núcleo no se descompone, nuestro gato está vivo
• si el núcleo se descompone, el gato está muerto

La paradoja del experimento es que Según la física cuántica: antes de abrir la caja, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo., pero según las leyes de la física de nuestro mundo, esto es imposible. Gato Puede estar en un estado específico: estar vivo o muerto.. No existe un estado mixto “el gato está vivo/muerto” al mismo tiempo.

Antes de obtener la respuesta, mire este maravilloso vídeo que ilustra la paradoja del experimento del gato de Schrödinger (menos de 2 minutos):

La solución a la paradoja del gato de Schrödinger: la interpretación de Copenhague

Ahora la solución. Preste atención al misterio especial de la mecánica cuántica: paradoja del observador. Un objeto del micromundo (en nuestro caso, el núcleo) se encuentra en varios estados simultáneamente. sólo mientras no estemos observando el sistema.

Por ejemplo, experimento famoso con 2 rendijas y un observador. Cuando se dirigió un haz de electrones sobre una placa opaca con dos ranuras verticales, los electrones pintaron un "patrón de ondas" en la pantalla detrás de la placa: franjas verticales alternas oscuras y claras. Pero cuando los experimentadores quisieron "ver" cómo los electrones vuelan a través de las rendijas e instalaron un "observador" en el costado de la pantalla, los electrones no dibujaron en la pantalla un "patrón de ondas", sino 2 franjas verticales. Aquellos. no se comportaban como ondas, sino como partículas.

Parece que las propias partículas cuánticas deciden qué estado deben adoptar en el momento en que se “miden”.

En base a esto, la explicación (interpretación) moderna de Copenhague del fenómeno del “gato de Schrödinger” suena así:

Si bien nadie está observando el sistema "núcleo de gato", el núcleo se encuentra al mismo tiempo en un estado descompuesto o no descompuesto. Pero es un error decir que el gato está vivo/muerto al mismo tiempo. ¿Por qué? Sí, porque los fenómenos cuánticos no se observan en los macrosistemas. Sería más correcto hablar no del sistema "cat-core", sino del sistema "core-detector (contador Geiger)".

El núcleo selecciona uno de los estados (decaído/no decaído) en el momento de la observación (o medición). Pero esta elección no ocurre en el momento en que el experimentador abre la caja (la apertura de la caja ocurre en el macromundo, muy lejos del mundo del núcleo). El núcleo selecciona su estado en el momento en que golpea el detector. El hecho es que el sistema no se describe lo suficiente en el experimento.

Así, la interpretación de Copenhague de la paradoja del gato de Schrödinger niega que hasta el momento en que se abrió la caja, el gato de Schrödinger estuviera en un estado de superposición: estaba al mismo tiempo en el estado de un gato vivo y muerto. Un gato en el macrocosmos puede existir y existe en un solo estado.

Resumen. Schrödinger no describió completamente el experimento. No es correcto (más precisamente, es imposible conectar) sistemas macroscópicos y cuánticos. Las leyes cuánticas no se aplican en nuestros macrosistemas. En este experimento, no es "cat-core" el que interactúa, sino "cat-detector-core". El gato es del macrocosmos y el sistema “detector-núcleo” es del microcosmos. Y sólo en su mundo cuántico un núcleo puede estar en dos estados al mismo tiempo. Esto ocurre antes de que se mida el núcleo o interactúe con el detector. Pero un gato en su macrocosmos puede existir y existe en un solo estado. Es por eso, Sólo a primera vista parece que el estado "vivo o muerto" del gato se determina en el momento en que se abre la caja. De hecho, su destino se determina en el momento en que el detector interactúa con el núcleo.

Resumen final. El estado del sistema “detector-núcleo-gato” NO está asociado con la persona – el observador de la caja, sino con el detector – el observador del núcleo.

Uf. ¡Mi cerebro casi empezó a hervir! ¡Pero qué bueno es comprender uno mismo la solución a la paradoja! Como en el viejo chiste de los estudiantes sobre el maestro: “¡Mientras lo contaba, lo entendí!”

La interpretación de Sheldon de la paradoja del gato de Schrödinger

Ahora puedes sentarte y escuchar la última interpretación de Sheldon del experimento mental de Schrödinger. La esencia de su interpretación es que se puede aplicar en las relaciones entre personas. Comprender una buena relación entre un hombre y una mujer o malo: debes abrir la caja (tener una cita). Y antes de eso eran buenos y malos al mismo tiempo.

Bueno, ¿qué te parece este “lindo experimento”? Hoy en día, Schrödinger recibiría muchos castigos de los activistas por los derechos de los animales por experimentos mentales tan brutales con un gato. ¿O tal vez no era un gato, sino el gato de Schrödinger? Pobre niña, ya sufrió bastante con este Schrödinger (((

¡Nos vemos en las próximas publicaciones!

¡Les deseo a todos un buen día y una agradable velada!

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