Shredinger nazariyasi: tavsifi, xususiyatlari, tajribalari va qo'llanilishi. Shrödingerning mushuki oddiy so'zlar bilan

Mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik bo'lishi mumkinmi? Qancha parallel olam bor? Va ular hatto mavjudmi? Bular umuman ilmiy fantastika savollari emas, balki kvant fizikasi tomonidan hal qilingan juda real ilmiy muammolar.

Shunday qilib, keling, boshlaylik Shredingerning mushuki. Bu Ervin Shredinger tomonidan kvant fizikasida mavjud bo'lgan paradoksni ko'rsatish uchun taklif qilingan fikrlash tajribasi. Tajribaning mohiyati quyidagicha.

Xayoliy mushuk bir vaqtning o'zida yopiq qutiga, shuningdek, radioaktiv yadro va konteynerga ega bo'lgan bir xil xayoliy mexanizmga joylashtiriladi. zaharli gaz. Tajribaga ko'ra, agar yadro parchalansa, u mexanizmni ishga tushiradi: gaz idishi ochiladi va mushuk o'ladi. Yadroviy parchalanish ehtimoli 2 dan 1 ga teng.

Paradoks shundaki, kvant mexanikasiga ko'ra, agar yadro kuzatilmasa, u holda mushuk superpozitsiya deb ataladigan holatda bo'ladi, boshqacha aytganda, mushuk bir vaqtning o'zida bir-birini istisno qiladigan holatlarda (u tirik va o'likdir). Biroq, agar kuzatuvchi qutini ochsa, u mushukning ma'lum bir holatda ekanligini tekshirishi mumkin: u tirik yoki o'lik. Shredingerning fikriga ko'ra, kvant nazariyasining to'liq emasligi shundaki, unda mushuk qanday sharoitlarda superpozitsiyada bo'lishni to'xtatib, tirik yoki o'lik bo'lib chiqishini aniq ko'rsatmaydi.

Ushbu paradoks Wigner tajribasi bilan qo'shiladi, u allaqachon mavjud fikrlash tajribasiga do'stlar toifasini qo'shadi. Vignerning so‘zlariga ko‘ra, eksperimentator qutini ochganda, mushuk tirik yoki o‘lik ekanligini bilib oladi. Tajribachi uchun mushuk superpozitsiyada bo'lishni to'xtatadi, lekin eshik ortida turgan va tajriba natijalari haqida hali bilmagan do'sti uchun mushuk hali ham "hayot va o'lim o'rtasida". Buni cheksiz ko'p eshiklar va do'stlar bilan davom ettirish mumkin va shunga o'xshash mantiqqa ko'ra, mushuk koinotdagi barcha odamlar eksperimentator qutini ochganda nimani ko'rganini bilmaguncha superpozitsiyada bo'ladi.

Kvant fizikasi bunday paradoksni qanday tushuntiradi? Kvant fizikasi fikrlash tajribasini taklif qiladi kvant o'z joniga qasd qilish va ikkita mumkin bo'lgan variantlar hodisalarning turli talqinlarga asoslangan rivojlanishi kvant mexanikasi.

Fikrlash tajribasida qurol ishtirokchiga qaratiladi va u radioaktiv atomning parchalanishi natijasida o‘q uzadi yoki yo‘q. Yana 50 dan 50 gacha. Shunday qilib, tajriba ishtirokchisi yo o'ladi yoki yo'q, lekin hozircha u Shredingerning mushuki kabi superpozitsiyada.

Bu holat kvant mexanikasi nuqtai nazaridan turlicha talqin qilinishi mumkin. Kopengagen talqiniga ko'ra, qurol oxir-oqibat o'chadi va ishtirokchi o'ladi. Everettning talqiniga ko'ra, superpozitsiya ishtirokchi bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan ikkita parallel olamning mavjudligini ta'minlaydi: ulardan birida u tirik (qurol otmagan), ikkinchisida u o'lgan (qurol otilgan). Biroq, agar ko'p olamlarning talqini to'g'ri bo'lsa, unda olamlarning birida ishtirokchi doimo tirik qoladi, bu esa "kvant boqiyligi" mavjudligi haqidagi g'oyaga olib keladi.

Shredingerning mushuki va tajriba kuzatuvchisiga kelsak, Everettning talqiniga ko'ra, u ham o'zini va mushukni bir vaqtning o'zida ikkita olamda, ya'ni "kvant tilida" u bilan "chrashgan" holda topadi.

dan hikoya kabi eshitiladi fantastik roman ammo, bu ko'p narsadan biridir ilmiy nazariyalar, bu zamonaviy fizikada sodir bo'ladi.

Ehtimol, ba'zilaringiz "Shrödingerning mushuki" iborasini eshitgandirsiz. Biroq, ko'pchilik uchun bu nom hech narsani anglatmaydi.

Agar siz o'zingizni fikrlaydigan sub'ekt deb hisoblasangiz va hatto o'zingizni intellektual deb da'vo qilsangiz, Shredingerning mushuki nima ekanligini va u nima uchun mashhur bo'lganini aniq bilib olishingiz kerak.

Shroedinger mushuki avstriyalik nazariy fizik Ervin Shredinger tomonidan taklif qilingan fikrlash tajribasidir. Bu iste'dodli olim o'z mukofotini 1933 yilda olgan. Nobel mukofoti fizikada.

Uning orqali mashhur tajriba u subatomik tizimlardan makroskopik tizimlarga o'tishda kvant mexanikasining barcha to'liqsizligini ko'rsatmoqchi edi.

Ervin Shredinger o'z nazariyasini tushuntirishga harakat qildi asl misol mushuk Uning g‘oyasi hammaga tushunarli bo‘lishi uchun uni iloji boricha sodda qilib qo‘ymoqchi edi.

U muvaffaqiyatga erishdimi yoki yo'qmi, maqolani oxirigacha o'qib bilib olasiz.

Shredinger mushuki tajribasining mohiyati

Aytaylik, ma'lum bir mushuk po'lat kameraga shunday do'zax mashinasi (mushukning to'g'ridan-to'g'ri aralashuvidan himoyalangan bo'lishi kerak) bilan qulflangan bo'lsa: Geiger hisoblagichi ichida juda oz miqdordagi radioaktiv modda borki, faqat bitta atom bir soat ichida parchalanishi mumkin. , lekin bir xil ehtimollik bilan parchalanib ketmasligi mumkin; agar bu sodir bo'lsa, o'qish trubkasi zaryadsizlanadi va o'rni faollashadi, bolg'ani bo'shatadi, bu kolbani gidrosiyan kislotasi bilan buzadi.

Agar biz bu butun tizimni bir soatga o'z holiga qo'ysak, unda atom parchalanmas ekan, bu vaqtdan keyin mushuk tirik bo'ladi, deb aytishimiz mumkin.

Atomning birinchi parchalanishi mushukni zaharlaydi. Butun tizimning psi-funktsiyasi buni tirik va o'lik mushukni (ifodani kechiring) teng qismlarga aralashtirish yoki surtish orqali ifodalaydi.

Bunday holatlarga xos narsa shundaki, dastlab atom dunyosi bilan chegaralangan noaniqlik makroskopik noaniqlikka aylanadi, uni bevosita kuzatish orqali bartaraf etish mumkin.

Bu bizni "loyqa model" ni haqiqatni aks ettiruvchi sifatida sodda qabul qilishimizga to'sqinlik qiladi. Bu o'z-o'zidan tushunarsiz yoki ziddiyatli narsani anglatmaydi.

Loyqa yoki fokussiz surat bilan bulut yoki tuman surati oʻrtasida farq bor.

Boshqacha qilib aytganda, bizda quti va mushuk bor. Qutida radioaktiv atom yadrosi bo'lgan qurilma va zaharli gaz idishi mavjud.

Tajriba davomida yadroning parchalanish yoki parchalanmaslik ehtimoli 50% ga teng. Shuning uchun, agar u parchalansa, hayvon o'ladi va yadro parchalanmasa, Shredingerning mushuki tirik qoladi.

Biz mushukni qutiga yopishtiramiz va hayotning zaifligini o'ylab, bir soat kutamiz.

Kvant mexanikasi qonunlariga ko'ra, yadro (va, demak, mushukning o'zi) bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda bo'lishi mumkin (qarang: kvant superpozitsiyasi).

Quti ochilgunga qadar, "mushuk yadrosi" tizimi hodisalarning ikkita mumkin bo'lgan natijasini o'z zimmasiga oladi: 50% ehtimollik bilan "yadro parchalanishi - mushuk o'ldi" va "yadro parchalanishi sodir bo'lmadi - mushuk tirik" ” bir xil ehtimollik darajasi bilan.

Ma’lum bo‘lishicha, quti ichida o‘tirgan Shredingerning mushuki bir vaqtning o‘zida ham tirik, ham o‘likdir.

Kopengagen talqinining talqinida aytilishicha, har qanday holatda, mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'likdir. Yadro parchalanishini tanlash biz qutini ochganda emas, balki yadro detektorga urilganda ham sodir bo'ladi.

Buning sababi shundaki, "mushuk-detektor-yadro" tizimining to'lqin funktsiyasining kamayishi tashqi tomondan kuzatuvchi odam bilan hech qanday tarzda o'zaro bog'liq emas. U atom yadrosining detektor-kuzatuvchisi bilan bevosita bog'langan.

Shredingerning mushuki oddiy so'zlar bilan

Kvant mexanikasi qonunlariga ko'ra, agar atom yadrosini kuzatish bo'lmasa, u ikki tomonlama bo'lishi mumkin: ya'ni parchalanish yoki sodir bo'lmaydi.

Bundan kelib chiqadiki, qutidagi va yadroni ifodalovchi mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik bo'lishi mumkin.

Ammo kuzatuvchi qutini ochishga qaror qilganda, u 2 ta mumkin bo'lgan holatdan faqat bittasini ko'ra oladi.

Ammo endi mantiqiy savol tug'iladi: tizim aynan qachon ikkilik shaklda mavjud bo'lishni to'xtatadi?

Ushbu tajriba tufayli Shredinger kvant mexanikasi to'liq emasligini, to'lqin funksiyasi qachon qulashini tushuntiruvchi ma'lum qoidalarsiz ta'kidladi.

Shredingerning mushuki ertami-kechmi tirik yoki o'lik bo'lishi kerakligini hisobga olsak, bu atom yadrosi uchun xuddi shunday bo'ladi: atom parchalanishi yoki sodir bo'lmaydi.

Inson tilidagi tajribaning mohiyati

Shredinger mushuk misolidan foydalanib, kvant mexanikasiga ko'ra, hayvon bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik bo'lishini ko'rsatmoqchi edi. Bu, aslida, mumkin emas, shundan xulosa qilish mumkinki, kvant mexanikasida bugungi kunda sezilarli kamchiliklar mavjud.

"Katta portlash nazariyasi" dan video

Serial qahramoni Sheldon Kuper o'zining "yaqin fikrli" do'stiga Shredingerning mushuk tajribasining mohiyatini tushuntirishga harakat qildi. Buning uchun u erkak va ayol o'rtasidagi munosabatlardan misol keltirdi.

Ularning qanday munosabatlari borligini bilish uchun siz faqat qutini ochishingiz kerak. Ayni paytda, u yopiq bo'ladi, ularning munosabatlari bir vaqtning o'zida ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin.

Shredingerning mushuki bu tajribadan omon qoldimi?

Agar bizning o'quvchilarimizdan biri mushuk haqida tashvishlansa, unda siz tinchlanishingiz kerak. Tajriba davomida ularning hech biri o'lmadi va Shredingerning o'zi o'z tajribasini chaqirdi ruhiy, ya'ni faqat ongda amalga oshiriladigan.

Umid qilamizki, siz Shredinger mushuki tajribasining mohiyatini tushunasiz. Agar sizda biron bir savol bo'lsa, ularni sharhlarda so'rashingiz mumkin. Va, albatta, ushbu maqolani ijtimoiy tarmoqlarda baham ko'ring.

Agar sizga yoqsa, saytga obuna bo'ling IqiziqarliFakty.org har qanday qulay usulda. Biz bilan har doim qiziqarli!

Sizga post yoqdimi? Har qanday tugmani bosing:

Insoniyatning buyuk ixtirolari haqidagi kitoblarni hamma ham o‘qimaydi. Ammo, albatta, "Katta portlash nazariyasi" teleserialini tomosha qilgan har bir kishi "Shredingerning mushuki" kabi hodisa haqida eshitgan. Kvant mexanikasi bilan bog'liq bo'lganligi sababli, texnik ma'lumotga ega bo'lmagan odam uchun uning ma'nosini tushunish juda qiyin. Keling, "Shrödingerning mushuki" tushunchasi nimani anglatishini aniqlashga harakat qilaylik. oddiy so'zlar bilan.

Tarkib:

Qisqacha tarixiy ma'lumot

Ervin Shredinger – mashhur fizik, kvant mexanikasi nazariyasini yaratuvchilardan biri. O'ziga xos xususiyat uning ilmiy faoliyat ikkinchi darajali deb ataladigan narsa bor edi. U kamdan-kam hollarda biror narsani tadqiq qilishda birinchi qadamni qo'ydi.

Asosan, Shredinger boshqa birovning ixtirosi yoki ilmiy yutug'i haqida sharhlar yozgan, muallifni tanqid qilgan yoki boshqa odamlarning tadqiqotlari va kashfiyotlarini yanada rivojlantirishni boshlagan. U tabiatan individualist bo'lsa-da, u o'z tadqiqotlarida asos qilib olgan boshqa odamlarning g'oyalari va fikrlariga tayanmasdan iloji yo'q edi. Shunga qaramay, u kvant mexanikasining rivojlanishiga katta hissa qo'shdi, bu ko'p jihatdan o'zining "Shredinger mushuki" siri tufayli.

Shredingerning fandagi yutuqlari quyidagilardan iborat:

• to'lqin mexanikasi kontseptsiyasini yaratish (buning uchun u 1933 yilda Nobel mukofotini oldi);
• ilmiy muomalaga "tavsifning ob'ektivligi" atamasini kiritdi - tadqiqot ob'ektining (tashqi kuzatuvchining) bevosita ishtirokisiz ilmiy nazariyalarning atrofdagi voqelikni tasvirlash imkoniyatini asosladi;
• nisbiylik nazariyasini ishlab chiqdi;
• termodinamik jarayonlar va chiziqli bo'lmagan Born elektrodinamikasini o'rgangan;
• yagona maydon nazariyasini yaratishga harakat qildi.

Shredingerning mushuk tushunchasi

"Shroedingerning mushuki"- Shredinger nazariyasining mashhur jumbog'i, avstriyalik nazariy fizik tomonidan o'tkazilgan fikrlash tajribasi, uning yordamida mikrotizimlardan makrosistemalarga o'tishda kvant mexanikasining to'liq emasligini ko'rsatish mumkin edi. Bu butun nazariya olimlarning kvant mexanikasi yutuqlarini tanqid qilishiga asoslanadi.

Tajribaning tavsifiga o'tishdan oldin, unda qo'llaniladigan asosiy tushunchalarni aniqlash kerak. Mashhur hodisaning asosiy postulati shuni ta'kidlaydiki, agar tizimni hech kim kuzatmasa, u tizimda bo'ladi. superpozitsiya pozitsiyasi- bir vaqtning o'zida o'zaro mavjudlikni istisno qiladigan ikki yoki undan ortiq holatda. Shredingerning o'zi superpozitsiyaning quyidagi ta'rifini bergan - bu kvant qobiliyatidir (kvantning roli elektron, foton yoki atom yadrosi bo'lishi mumkin) bir vaqtning o'zida kosmosda bir nechta holatda yoki bir nechta nuqtada bo'lishi mumkin. biri tizimni kuzatmoqda. Kvant mikromuhitning mikroskopik ob'ektidir.

Tajribaning tavsifi

Shredinger o'z tajribasini tushuntiradigan asl maqola 1935 yilda nashr etilgan. Eksperimentni tavsiflash uchun taqqoslash va hatto shaxslashtirish usuli qo'llanilgan.

Shredinger ushbu maqolani o'rganish orqali nimani nazarda tutganini aniq tushunish juda qiyin. Men eksperimentning mohiyatini oddiy so'zlar bilan tasvirlashga harakat qilaman.

Biz mushukni radioaktiv atom yadrosi va zaharli gaz bilan to'ldirilgan idishni o'z ichiga olgan mexanizmga ega qutiga joylashtirdik. Tajriba atom yadrosining parchalanish ehtimoli uchun aniq tanlangan parametrlar bilan amalga oshiriladi - 1 soat ichida 50%. Yadro parchalanganda idishdan gaz oqib chiqadi, bu esa mushukning o'limiga olib keladi. Agar bu sodir bo'lmasa, mushuk bilan hech narsa bo'lmaydi, u tirik va sog'lom.

Bir soat o'tadi va biz savolga javob olmoqchimiz: mushuk o'ldimi yoki u hali ham tirikmi? Shredinger nazariyasiga ko'ra, atomning yadrosi xuddi mushuk kabi, bir vaqtning o'zida bir nechta holatda (superpozitsiyaning ta'rifi) qutida bo'ladi. Quti ochilgunga qadar, atom yadrosi va mushuk joylashgan mikrotizim 50% ehtimollik bilan "yadro parchalanib ketgan, mushuk o'lgan" holatiga ega va bir xil ehtimollik bilan holatga ega. "Yadro parchalanmagan, mushuk tirik." Bu qutida o'tirgan mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik, ya'ni bir vaqtning o'zida bir vaqtning o'zida bir nechta holatda bo'lganligi haqidagi farazni tasdiqlaydi. Ma’lum bo‘lishicha, qutida o‘tirgan mushuk bir vaqtning o‘zida ham tirik, ham o‘likdir.

Gapirmoqda oddiy tilda, "Shredinger mushuki" hodisasi tushuntiradi haqiqatning ehtimoli kvant mexanikasi nuqtai nazaridan mushuk ham tirik, ham o'lik, bu haqiqatda mumkin emas. Shu asosda biz kvant mexanikasi nazariyasida sezilarli kamchiliklar mavjud degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Agar siz mikrotizimdagi atom yadrosini kuzatmasangiz, u holda ikkita holatning aralashishi sodir bo'ladi - chirigan va parchalanmagan yadro. Qutini ochishda eksperimentator faqat bitta aniq holatni kuzatishi mumkin. Mushuk atom yadrosini ifodalaganligi sababli, u faqat bitta holatda bo'ladi - tirik yoki o'lik.

Paradoksning yechimi - Kopengagen talqini

Kopengagenlik olimlar Shredinger mushukining sirini yechdi. Zamonaviy Kopengagen talqini shuni ko'rsatadiki, mushuk hech qanday oraliq holatlarsiz tirik/o'likdir, chunki yadro parchalanadi yoki buzilmaydi, quti ochilganda emas, balki undan oldinroq - yadro detektorga yuborilganda. Buning izohi quyidagicha: "mushuk-detektor-yadro" mikrosistemasining to'lqin funktsiyasining qisqarishi qutini kuzatuvchi shaxs bilan bog'liq emas, balki yadroning detektor-kuzatuvchisi bilan bog'liq.

Shredinger mushuki fenomenining bunday talqini mushukning qutini ochishdan oldin superpozitsiya holatida - bir vaqtning o'zida tirik/o'lik mushuk holatida bo'lish imkoniyatini rad etadi. Makrotizimdagi mushuk har doim faqat bitta holatda bo'ladi.

Muhim! Shredinger tajribasi shuni ko'rsatdiki, mikroob'ekt va makroob'ekt tizimlarda turli qonunlar - qonunlarga muvofiq harakat qiladi. kvant fizikasi va mos ravishda klassik tushunchada fizika qonunlari.

Ammo makrotizimdan mikrotizimga o'tish davridagi hodisalarni o'rganadigan fan yo'q. Ervin Shredinger bunday tajribani o'tkazish g'oyasini aynan bilimlarning zaifligi va to'liq emasligini isbotlash maqsadida o'ylab topdi. umumiy nazariya fizika. Uning eng chuqur orzusi aniq tajriba orqali har bir fan o'z vazifalarini bajarishini ko'rsatish edi: klassik fizika makroob'ektlarni o'rganadi, kvant fizikasi mikro ob'ektlarni o'rganadi. Rivojlanishga ehtiyoj bor ilmiy bilim tizimlardagi katta ob'ektlardan kichik ob'ektlarga o'tish jarayonini tavsiflash.

Oddiy odam uchun bu paradoksning mohiyatini darhol tushunish juda qiyin. Zero, har bir insonning ongida har qanday ob'ektga ishonch bor moddiy dunyo V bu daqiqa vaqt faqat bir nuqtada bo'lishi mumkin.

Ammo Shredingerning nazariyasi faqat mikro-ob'ektlarga nisbatan qo'llanilishi mumkin, mushuk esa makrokosmosning ob'ektidir.

Shredingerning mushuk paradoksining eng so'nggi talqini uning "Katta portlash nazariyasi" teleserialida qo'llanilishidir. Bosh qahramon Sheldon Kuper kam ma'lumotli Penni uchun uning mohiyatini tushuntirdi. Kuper bu hodisani insoniy munosabatlar sohasiga o'tkazdi. Ular yaxshi yoki yo'qligini tushunish uchun yomon munosabat qarama-qarshi jinsdagi odamlar o'rtasida, siz shunchaki qutini ochishingiz kerak. Shu paytgacha har qanday munosabatlar ham yaxshi, ham yomon.

Heisenberg bizga tushuntirganidek, noaniqlik printsipi tufayli kvant mikrodunyosidagi ob'ektlarning tavsifi Nyuton makrodunyosidagi ob'ektlarning odatiy tavsifidan boshqacha xarakterga ega. Mexanik harakatni tasvirlashga odatlangan fazoviy koordinatalar va tezlik o'rniga, masalan, bilyard stolidagi to'p, kvant mexanikasida ob'ektlar to'lqin funktsiyasi deb ataladi. "To'lqin" ning tepasi o'lchov momentida kosmosda zarrachani topishning maksimal ehtimoliga mos keladi. Bunday to'lqinning harakati Shredinger tenglamasi bilan tavsiflanadi, bu bizga kvant tizimining holati vaqt o'tishi bilan qanday o'zgarishini aytadi.

Endi mushuk haqida. Mushuklar qutilarga yashirishni yaxshi ko'rishini hamma biladi (). Ervin Shredinger ham bilar edi. Bundan tashqari, sof Nordic fanatizmi bilan u bu xususiyatdan mashhur fikrlash tajribasida foydalangan. Buning mohiyati shundaki, mushuk do'zax mashinasi bilan qutiga qamalgan edi. Mashina rele orqali kvant tizimiga, masalan, radioaktiv parchalanadigan moddaga ulanadi. Parchalanish ehtimoli ma'lum va 50% ni tashkil qiladi. Jahannam mashinasi tizimning kvant holati o'zgarganda (parchalanish sodir bo'lganda) ishga tushadi va mushuk butunlay o'ladi. Agar siz "Mushuk-quti-jahannam mashinasi-kvanta" tizimini bir soat davomida o'zingizga qoldirsangiz va kvant tizimining holati ehtimollik nuqtai nazaridan tasvirlanganligini eslasangiz, ehtimol buni bilib bo'lmasligi aniq bo'ladi. ma'lum bir vaqtda mushuk tirikmi yoki yo'qmi, xuddi tanganing boshlarga yoki dumlarga tushishini oldindan aniq aytish mumkin emas. Paradoks juda oddiy: kvant tizimini tavsiflovchi to‘lqin funksiyasi mushukning ikki holatini aralashtirib yuboradi – u bir vaqtning o‘zida tirik va o‘likdir, xuddi bog‘langan elektron fazoning istalgan joyidan teng masofada teng ehtimollik bilan joylashishi mumkin. atom yadrosi. Agar biz qutini ochmasak, mushukning ahvolini aniq bilmaymiz. Atom yadrosini kuzatishlar (o'lchovlarni o'qish)siz, biz uning holatini faqat ikkita holatning superpozitsiyasi (aralashmasi) orqali tasvirlashimiz mumkin: chirigan va parchalanmagan yadro. Yadroviy giyohvandlikdagi mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir. Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi?

Tajribaning Kopengagen talqini shuni ko'rsatadiki, tizim holatlar aralashmasi bo'lishni to'xtatadi va kuzatish sodir bo'lgan paytda ulardan birini tanlaydi, bu ham o'lchovdir (quti ochiladi). Ya'ni, o'lchov faktining o'zi jismoniy haqiqatni o'zgartirib, to'lqin funktsiyasining qulashiga olib keladi (mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi)! O'ylab ko'ring, tajriba va u bilan birga keladigan o'lchovlar atrofimizdagi haqiqatni o'zgartiradi. Shaxsan, bu fakt mening miyamni spirtli ichimliklardan ko'ra ko'proq bezovta qiladi. Taniqli Stiv Xoking ham bu paradoksni boshdan kechirishda qiynalib, Shredingerning mushugi haqida eshitgach, qo‘li Brauningga cho‘zilganini takrorlaydi. Ajoyib nazariy fizik reaktsiyasining jiddiyligi, uning fikricha, to'lqin funktsiyasining qulashida (uni ikkita ehtimollik holatidan biriga yiqilishida) kuzatuvchining roli juda bo'rttirilganligi bilan bog'liq.

Albatta, 1935 yilda professor Ervin o'zining mushuk masxarasini tasavvur qilganida, bu kvant mexanikasining nomukammalligini ko'rsatishning ajoyib usuli edi. Aslida, mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkin emas. Tajribaning talqinlaridan biri natijasida makrodunyo qonunlari (masalan, termodinamikaning ikkinchi qonuni - mushuk tirik yoki o'lik) va mikro-dunyo qonunlari o'rtasida qarama-qarshilik borligi ma'lum bo'ldi. dunyo (mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'likdir).

Yuqoridagilar amalda qo'llaniladi: kvant hisoblash va kvant kriptografiyasida. Ikki holatning superpozitsiyasidagi yorug'lik signali optik tolali kabel orqali yuboriladi. Agar tajovuzkorlar o'rtadagi biror joyda kabelga ulansa va uzatilgan ma'lumotni tinglash uchun u erga signal teginsa, bu to'lqin funktsiyasini buzadi (Kopengagen talqini nuqtai nazaridan, kuzatuv amalga oshiriladi) va yorug'lik shtatlardan biriga tushadi. Kabelning qabul qiluvchi uchida yorug'likning statistik sinovlarini o'tkazish orqali yorug'lik holatlarning superpozitsiyasida yoki allaqachon kuzatilgan va boshqa nuqtaga uzatilganligini aniqlash mumkin bo'ladi. Bu aniqlanmaydigan signalni ushlab turish va tinglashni istisno qiladigan aloqa vositalarini yaratishga imkon beradi.

Shredingerning fikrlash tajribasining yana bir so'nggi talqini - bu Katta portlash nazariyasi qahramoni Sheldon Kuper o'zining kam ma'lumotli qo'shnisi Penniga aytgan hikoya. Sheldon hikoyasining mohiyati shundaki, Shredingerning mushuki tushunchasini insoniy munosabatlarga qo'llash mumkin. Erkak va ayol o'rtasida nima sodir bo'layotganini, ular o'rtasida qanday munosabat borligini tushunish uchun: yaxshi yoki yomon, siz faqat qutini ochishingiz kerak. Ungacha munosabatlar ham yaxshi, ham yomon.

Yuriy Gordeev
Dasturchi, o'yin ishlab chiquvchi, dizayner, rassom

"Shredingerning mushuki" - bu kvant fizikasining kashshoflaridan biri tomonidan makroskopik tizimlarga qo'llanganda qanday g'alati kvant effektlari ko'rinishini ko'rsatish uchun taklif qilingan fikrlash tajribasi.

Men juda oddiy so'zlar bilan tushuntirishga harakat qilaman: fizika janoblari, meni ayblamang. Har bir jumladan oldin "taxminan" iborasi nazarda tutilgan.

Juda kichik miqyosda dunyo o'zini juda g'ayrioddiy yo'l bilan tutadigan narsalardan iborat. Bunday ob'ektlarning eng g'alati xususiyatlaridan biri bir vaqtning o'zida ikkita bir-birini istisno qiladigan holatda bo'lish qobiliyatidir.

Intuitiv nuqtai nazardan g'ayrioddiyroq narsa (ba'zilar hatto dahshatli deyishadi) shundaki, maqsadli kuzatish bu noaniqlikni yo'q qiladi va bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi holatda bo'lgan ob'ekt kuzatuvchi oldida paydo bo'ladi. ulardan faqat bittasi, go'yo hech qachon bo'lmagandek, yon tomonga qarab, begunoh hushtak chaladi.

Subatomik darajada, har bir kishi uzoq vaqtdan beri bu antikalarga o'rganib qolgan. Ushbu jarayonlarni tavsiflovchi matematik apparat mavjud va ular haqidagi bilimlar eng ko'p topilgan turli ilovalar: Masalan, kompyuterlar va kriptografiyada.

Makroskopik darajada bu ta'sirlar kuzatilmaydi: bizga tanish bo'lgan ob'ektlar doimo yagona o'ziga xos holatda bo'ladi.

Endi fikrlash tajribasi uchun. Biz mushukni olib, qutiga solamiz. Shuningdek, biz u erda zaharli gaz, radioaktiv atom va Geiger hisoblagichi solingan kolbani joylashtiramiz. Radioaktiv atom istalgan vaqtda parchalanishi yoki parchalanishi mumkin emas. Agar u parchalanib ketsa, hisoblagich nurlanishni aniqlaydi, oddiy mexanizm kolbani gaz bilan sindiradi va mushukimiz o'ladi. Aks holda, mushuk tirik qoladi.

Biz qutini yopamiz. Shu paytdan boshlab, kvant mexanikasi nuqtai nazaridan, bizning atomimiz noaniqlik holatida - u 50% ehtimollik bilan parchalangan va 50% ehtimol bilan parchalanmagan. Biz qutini ochib, ichkariga qarashimizdan oldin (kuzatish), u bir vaqtning o'zida ikkala holatda ham bo'ladi. Mushukning taqdiri to'g'ridan-to'g'ri ushbu atomning holatiga bog'liq bo'lganligi sababli, mushuk ham bir vaqtning o'zida tirik va o'lik ekanligi ma'lum bo'ldi ("... tirik va o'lik mushukni (ifodani kechiring) bulg'anish). qismlar...” deb yozadi tajriba muallifi). Kvant nazariyasi bu vaziyatni aynan shunday tasvirlaydi.

Shredinger uning g'oyasi qanchalik shov-shuvga sabab bo'lishini taxmin qila olmadi. Albatta, eksperimentning o'zi, hatto asl nusxada ham, o'ta qo'pol va hech qanday ilmiy aniqlik da'vosisiz tasvirlangan: muallif o'z hamkasblariga nazariyani "kuzatish" kabi jarayonlarning aniqroq ta'riflari bilan to'ldirish kerak degan fikrni bildirmoqchi edi. ” qutilardagi mushuklar bilan stsenariylarni o'z yurisdiktsiyasidan chiqarib tashlash uchun.

Mushuk haqidagi g'oya hatto Xudoning mavjudligini "isbotlash" uchun ishlatilgan, uning doimiy kuzatuvi bizning mavjudligimizga imkon beradi. Aslida, "kuzatish" ongli kuzatuvchini talab qilmaydi, bu tasavvufning bir qismini kvant effektlaridan chiqaradi. Ammo shunga qaramay, kvant fizikasi bugungi kunda ko'plab tushuntirilmagan hodisalar va ularning talqinlari bilan fanning chegarasi bo'lib qolmoqda.

Ivan Boldin
Fizika-matematika fanlari nomzodi, Tadqiqotchi, MIPT bitiruvchisi

Mikrodunyo ob'ektlarining xatti-harakati ( elementar zarralar, atomlar, molekulalar) biz odatda shug'ullanishimiz kerak bo'lgan ob'ektlarning xatti-harakatlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Masalan, elektron bir vaqtning o'zida ikkita fazoviy uzoq joydan uchib o'tishi yoki bir vaqtning o'zida atomning bir nechta orbitalarida bo'lishi mumkin. Ushbu hodisalarni tasvirlash uchun nazariya yaratildi - kvant fizikasi. Bu nazariyaga ko'ra, masalan, zarralarni kosmosda surtish mumkin, lekin agar siz zarrachaning qayerda joylashganligini aniqlamoqchi bo'lsangiz, unda siz har doim butun zarrachani biron bir joyda topasiz, ya'ni u bulg'anganidan qulab tushganday bo'ladi. ma'lum bir joyga ayting. Ya'ni, siz zarrachaning o'rnini o'lchamaguningizcha, u umuman pozitsiyaga ega emas va fizika faqat zarrani qaysi joyda topishingiz mumkinligini taxmin qilish mumkin, deb ishoniladi.

Kvant fizikasi yaratuvchilardan biri Ervin Shredinger hayron bo'ldi: agar mikrozarrachaning holatini o'lchash natijasiga qarab, qandaydir hodisa ro'y bersa yoki ro'y bermasa-chi? Masalan, buni quyidagicha amalga oshirish mumkin: yarim yemirilish davri, aytaylik, bir soat bo'lgan radioaktiv atomni oling. Atomni shaffof bo'lmagan qutiga qo'yish mumkin, u erga atomning radioaktiv parchalanish mahsulotlari urilganda, zaharli gaz bilan ampulani sindirib tashlaydigan moslama joylashtirilishi mumkin va bu qutiga mushuk joylashtirilishi mumkin. Shunda siz tashqaridan ko'ra olmaysiz, atom parchalanganmi yoki yo'qmi, ya'ni kvant nazariyasiga ko'ra, u ham parchalangan, ham parchalanmagan, shuning uchun mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir. Bu mushuk Shredingerning mushuki sifatida tanildi.

Mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkinligi ajablanarli tuyulishi mumkin, garchi rasmiy ravishda bu erda hech qanday qarama-qarshilik yo'q va bu kvant nazariyasini rad etmaydi. Biroq, savollar tug'ilishi mumkin, masalan: ifloslangan atomni kim parchalashi mumkin muayyan holat, va kim bunday urinish bilan bulg'angan holatga tushadi? Ushbu qulash jarayoni qanday sodir bo'ladi? Yoki qanday qilib kollapsni amalga oshiruvchining o'zi kvant fizikasi qonunlariga bo'ysunmaydi? Bu savollar mantiqiymi va agar shunday bo'lsa, javoblar qanday bo'lishi hali ham noma'lum.

Jorj Panin
nomidagi Rossiya kimyo texnika universitetini tamomlagan. DI. Mendeleev, tadqiqot bo'limi bosh mutaxassisi (marketing tadqiqotlari)

Heisenberg bizga tushuntirganidek, noaniqlik printsipi tufayli kvant mikrodunyosidagi ob'ektlarning tavsifi Nyuton makrodunyosidagi ob'ektlarning odatiy tavsifidan boshqacha xarakterga ega. Mexanik harakatni tasvirlashga odatlangan fazoviy koordinatalar va tezlik o'rniga, masalan, bilyard stolidagi to'p, kvant mexanikasida ob'ektlar to'lqin funktsiyasi deb ataladi. "To'lqin" ning tepasi o'lchov momentida kosmosda zarrachani topishning maksimal ehtimoliga mos keladi. Bunday to'lqinning harakati Shredinger tenglamasi bilan tavsiflanadi, bu bizga kvant tizimining holati vaqt o'tishi bilan qanday o'zgarishini aytadi.

Endi mushuk haqida. Mushuklar qutilarga yashirishni yaxshi ko'rishini hamma biladi (thequestion.ru). Ervin Shredinger ham bilar edi. Bundan tashqari, sof Nordic fanatizmi bilan u bu xususiyatdan mashhur fikrlash tajribasida foydalangan. Buning mohiyati shundaki, mushuk do'zax mashinasi bilan qutiga qamalgan edi. Mashina rele orqali kvant tizimiga, masalan, radioaktiv parchalanadigan moddaga ulanadi. Parchalanish ehtimoli ma'lum va 50% ni tashkil qiladi. Jahannam mashinasi tizimning kvant holati o'zgarganda (parchalanish sodir bo'lganda) ishga tushadi va mushuk butunlay o'ladi. Agar siz "Mushuk-quti-jahannam mashinasi-kvanta" tizimini bir soat davomida o'zingizga qoldirsangiz va kvant tizimining holati ehtimollik nuqtai nazaridan tasvirlanganligini eslasangiz, ehtimol buni bilib bo'lmasligi aniq bo'ladi. ma'lum bir vaqtda mushuk tirikmi yoki yo'qmi, xuddi tanganing boshlarga yoki dumlarga tushishini oldindan aniq aytish mumkin emas. Paradoks juda oddiy: kvant tizimini tavsiflovchi to‘lqin funksiyasi mushukning ikki holatini aralashtirib yuboradi – u bir vaqtning o‘zida tirik va o‘likdir, xuddi bog‘langan elektron fazoning istalgan joyidan teng masofada teng ehtimollik bilan joylashishi mumkin. atom yadrosi. Agar biz qutini ochmasak, mushukning ahvolini aniq bilmaymiz. Atom yadrosini kuzatishlar (o'lchovlarni o'qish)siz, biz uning holatini faqat ikkita holatning superpozitsiyasi (aralashmasi) orqali tasvirlashimiz mumkin: chirigan va parchalanmagan yadro. Yadroviy giyohvandlikdagi mushuk bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'likdir. Savol tug'iladi: qachon tizim ikki holatning aralashmasi sifatida mavjud bo'lishni to'xtatadi va o'ziga xos birini tanlaydi?

Tajribaning Kopengagen talqini shuni ko'rsatadiki, tizim holatlar aralashmasi bo'lishni to'xtatadi va kuzatish sodir bo'lgan paytda ulardan birini tanlaydi, bu ham o'lchovdir (quti ochiladi). Ya'ni, o'lchov faktining o'zi jismoniy haqiqatni o'zgartirib, to'lqin funktsiyasining qulashiga olib keladi (mushuk yo o'lib qoladi yoki tirik qoladi, lekin ikkalasining aralashmasi bo'lishni to'xtatadi)! O'ylab ko'ring, tajriba va u bilan birga keladigan o'lchovlar atrofimizdagi haqiqatni o'zgartiradi. Shaxsan, bu fakt mening miyamni spirtli ichimliklardan ko'ra ko'proq bezovta qiladi. Taniqli Stiv Xoking ham bu paradoksni boshdan kechirishda qiynalib, Shredingerning mushugi haqida eshitgach, qo‘li Brauningga cho‘zilganini takrorlaydi. Ajoyib nazariy fizik reaktsiyasining jiddiyligi, uning fikricha, to'lqin funktsiyasining qulashida (uni ikkita ehtimollik holatidan biriga yiqilishida) kuzatuvchining roli juda bo'rttirilganligi bilan bog'liq.

Albatta, 1935 yilda professor Ervin o'zining mushuk masxarasini tasavvur qilganida, bu kvant mexanikasining nomukammalligini ko'rsatishning ajoyib usuli edi. Aslida, mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkin emas. Tajribaning talqinlaridan biri natijasida makrodunyo qonunlari (masalan, termodinamikaning ikkinchi qonuni - mushuk tirik yoki o'lik) va mikro-dunyo qonunlari o'rtasida qarama-qarshilik borligi ma'lum bo'ldi. dunyo (mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'likdir).

Yuqoridagilar amalda qo'llaniladi: kvant hisoblash va kvant kriptografiyasida. Ikki holatning superpozitsiyasidagi yorug'lik signali optik tolali kabel orqali yuboriladi. Agar tajovuzkorlar o'rtadagi biror joyda kabelga ulansa va uzatilgan ma'lumotni tinglash uchun u erga signal teginsa, bu to'lqin funktsiyasini buzadi (Kopengagen talqini nuqtai nazaridan, kuzatuv amalga oshiriladi) va yorug'lik shtatlardan biriga tushadi. Kabelning qabul qiluvchi uchida yorug'likning statistik sinovlarini o'tkazish orqali yorug'lik holatlarning superpozitsiyasida yoki allaqachon kuzatilgan va boshqa nuqtaga uzatilganligini aniqlash mumkin bo'ladi. Bu aniqlanmaydigan signalni ushlab turish va tinglashni istisno qiladigan aloqa vositalarini yaratishga imkon beradi.

Shredingerning fikrlash tajribasining yana bir so'nggi talqini - bu Katta portlash nazariyasi qahramoni Sheldon Kuper o'zining kam ma'lumotli qo'shnisi Penniga aytgan hikoya. Sheldon hikoyasining mohiyati shundaki, Shredingerning mushuki tushunchasini insoniy munosabatlarga qo'llash mumkin. Erkak va ayol o'rtasida nima sodir bo'layotganini, ular o'rtasida qanday munosabat borligini tushunish uchun: yaxshi yoki yomon, siz faqat qutini ochishingiz kerak. Ungacha munosabatlar ham yaxshi, ham yomon. youtube.com