Mintinis eksperimentas, žinomas kaip Schrödingerio katė, yra viena garsiausių ir klaidingai suprantamų kvantinės mechanikos sąvokų. Giliai galvodami apie tai, tyrėjai pateikė įspūdingų įžvalgų apie fizinę tikrovę.
Kas sugalvojo Schrödingerio katę?
Remiantis straipsniu žurnale „Quanta“, austrų fizikas Erwinas Schrödingeris, padėjęs rasti kvantinės mechanikos discipliną, pirmą kartą sumanė savo kačių meilužį 1935 m. Kaip komentarą apie problemas, kurias iš pradžių kėlė šviestuvas Albertas Einsteinas.
Ugdydami savo naują supratimą apie subatominę sritį, dauguma Einšteino ir Schrödingerio kolegų suprato, kad kvantiniai subjektai elgiasi labai keistai. Danų fizikas Niels Bohr gynė supratimą, kad dalelės, tokios kaip elektronai, neturėjo tiksliai apibrėžtų savybių, kol jos nebuvo išmatuotos. Prieš tai dalelės egzistavo vadinamosiose valstybių superpozicijose, pavyzdžiui, su 50% tikimybe, kad ji bus orientuota „aukštyn“, o 50% - su orientacija „žemyn“.
Visų pirma Einšteinui nepatiko šis nenusakomas paaiškinimas. Jis norėjo sužinoti, kaip tiksliai Visata žino, kad kažkas kažką matuoja. Schrödingeris pabrėžė šį absurdą su savo liūdnai pagarsėjusia konceptualia katė.
Tarkime, vienas sukuria keistą sąvoką, Schrödingeris 1935 m. Rašė knygoje „Dabartinė padėtis kvantų mechanikoje“. Aparatą sudaro dėžutė su užkimštu cianido buteliuku, virš kurio pakabinamas plaktukas, pritvirtintas prie Geigerio skaitiklio, nukreipto į nedidelę švelniai radioaktyvaus urano gabalėlį. Dėžutėje taip pat yra katytė (ir atsiminkite, tai yra minčių eksperimentas, kuris iš tikrųjų niekada nebuvo atliktas).
Dėžutė uždaroma, o eksperimentas paliekamas vykdyti tam tikrą nustatytą laiką, galbūt valandą. Tą valandą uranas, kurio dalelės paklūsta kvantinės mechanikos dėsniams, turi tam tikrą šansą skleisti radiaciją, kurią vėliau pasiims Geigerio skaitiklis, kuris savo ruožtu paleis plaktuką ir sudaužys buteliuką, užmušdamas katę. apsinuodijus cianidu.
Anot tokių žmonių kaip Boras, kol dėžutė nebus atidaryta ir katės būklė „išmatuota“, ji išliks tiek gyvų, tiek mirusiųjų superpozicijoje. Tokie žmonės, kaip Einšteinas ir Schrödingeris, balsavo dėl tokios galimybės, kuri neatitinka visko, ką mums sako įprasta patirtis - katės yra gyvos arba negyvos, o ne abi tuo pačiu metu.
„Uantumo fizikoje trūko svarbaus komponento, pasakojimo apie tai, kaip ji susilygino su daiktais pasaulyje“, - rašė mokslo žurnalistas Adamas Beckeris savo knygoje „Kas yra tikra?“ (Pagrindinės knygos, 2018). "Kaip fenomenalus atomų skaičius, valdomas kvantinės fizikos, sukuria pasaulį, kurį matome aplink mus?"
Ar Schrödinger katė yra tikra?
Schrödingerio katė suprato, kas keista Bohro tikrovės interpretacijai: aiškios atskyrimo linijos tarp kvantinės ir kasdieninės sferos nebuvimas. Nors dauguma žmonių mano, kad tai yra pavyzdys, patvirtinantis daleles, kurių savybės neturi aiškiai apibrėžtų savybių, kol jos nebus išmatuotos, pirminis Schrödingerio ketinimas buvo visiškai priešingas - parodyti, kad tokia idėja yra nesąmonė. Vis dėlto daugelį dešimtmečių fizikai iš esmės ignoravo šią problemą, pereidami prie kitų keblumų.
Bet nuo 1970 m. Tyrėjai sugebėjo parodyti, kad kvantinės dalelės gali būti sukurtos būsenose, kurios visada atitinka viena kitą - taigi, jei viena rodo „aukštyn“ orientaciją, kita bus „žemyn“ - tai reiškinys, kurį Schrödingeris pavadino įsipainiojimu. . Toks darbas buvo naudojamas paremti kylančią kvantinio skaičiavimo sritį, kurioje žadama gaminti skaičiavimo mašinas, kurios yra daug spartesnės nei dabartinės technologijos.
2010 m. Fizikams taip pat pavyko sukurti realų Schrödingerio katės variantą, nors ir neįtraukiantį į savižudybę (dar žinomą kaip kitty žmogžudystė). Kalifornijos universiteto, Santa Barbaros, mokslininkai pastatė rezonatorių, iš esmės mažytę tuningo šakutę, kurios pikselių dydis buvo kompiuterio ekrane. Jie sudėjo jį į superpoziciją, kurioje jis ir svyravo, ir nesvyravo tuo pačiu metu, parodydamas, kad palyginti dideli objektai gali užimti keistas kvantines būsenas.
Naujausi eksperimentai padėjo grupes, turinčias iki 2000 atomų, dviejose skirtingose vietose tuo pačiu metu, dar labiau panaikindami skiriamąją liniją tarp mikroskopinės ir makroskopinės. 2019 m. Glazgo universiteto tyrinėtojams net pavyko nufotografuoti įsipainiojusius fotonus, naudojant specialią kamerą, kuri užfiksuodavo nuotrauką, kai fotonas pasirodė su įsipainiojusiu partneriu.
Nors fizikai ir filosofai dar nesusitarė, kaip galvoti apie kvantinį pasaulį, Schrödingerio įžvalgos davė daug vaisingų tyrimų būdų ir tikėtina, kad artimiausioje ateityje tai tęs.
