Gali būti, kad prie Schrödingerio katės galiuko prikimšta piko - garsaus kačių kilmės minties eksperimento, apibūdinančio paslaptingą subatominių dalelių elgesį - visam laikui neužmušant (hipotetinio) gyvūno.
Nelaiminga įsivaizduojama katė tuo pačiu metu yra gyva ir negyva dėžutės viduje arba egzistuoja „negyvų“ ir „gyvų“ būsenų superpozicijoje, lygiai taip pat, kaip subatominės dalelės egzistuoja daugelio valstybių superpozicijoje vienu metu. Tačiau žiūrėjimas į dėžutės vidų keičia katės būklę, kuri vėliau tampa arba gyva, arba negyva.
Tačiau dabar spalio 1 d. Publikuotame žurnale „New Journal of Physics“ aprašytas būdas potencialiai žvilgtelėti į katę, neverčiant jos gyventi ar mirti. Tai daro mokslininkams supratimą apie vieną pagrindinių fizikos paradoksų.
Įprastame plataus masto pasaulyje atrodo, kad žiūrėjimas į objektą jo nekeičia. Bet priartinkite, ir taip nėra.
„Paprastai manome, kad kaina, kurią mokame ieškodami, yra niekas“, - teigė tyrimo vedantis autorius Holgeris F. Hofmannas, Japonijos Hirosimos universiteto fizikos docentas. "Tai nėra teisinga. Norėdami atrodyti, turite turėti šviesą, o šviesa keičia objektą." Taip yra todėl, kad net vienas šviesos fotonas perduoda energiją iš žiūrimo objekto arba į jį.
Hofmannas ir Kartikas Patetaras, tuo metu buvę vieši bakalauro studijų studentai Hirosimos universitete ir dabar esantys Indijos technologijos institute Bombėjuje, domėjosi, ar yra būdas ieškoti „nemokant kainos“. Jie nusileido ant matematinio rėmo, kuris atskiria pradinę sąveiką (žiūrint į katę) nuo rodmens (žinant, ar ji gyva, ar mirusi).
„Mūsų pagrindinė motyvacija buvo labai atidžiai žiūrėti į tai, kaip vyksta kvantinis matavimas“, - teigė Hofmannas. "Ir svarbiausia, kad matavimą atskirtume dviem etapais."
Tai darydami Hoffmanas ir Patekaris gali manyti, kad visi fotonai, susiję su pradine sąveika, arba žvilgčioja į katę, yra užfiksuoti neprarandant jokios informacijos apie katės būklę. Taigi prieš skaitymą vis dar yra visko, ką reikia žinoti apie katės būklę (ir apie tai, kaip ji ją pakeitė). Tik perskaitydami informaciją prarandame dalį jos.
„Įdomu tai, kad skaitymo procesas pasirenka vieną iš dviejų tipų informacijos, o kitą - visiškai ištrina“, - sakė A. Hofmannas.
Štai jie apibūdino savo darbą, kalbant apie Schrödinger katę. Tarkime, kad katė vis dar yra dėžutėje, o užuot žvilgtelėję į vidų, kad nustatytumėte, ar katė gyva, ar negyva, už dėžutės pasistatote kamerą, kuri gali kažkaip nusifotografuoti jos viduje (mintinio eksperimento tikslais, nekreipkite dėmesio į tai, kad fizinės kameros iš tikrųjų neveikia taip). Padaręs nuotrauką, fotoaparatas turi dviejų rūšių informaciją: kaip pasikeitė katė dėl padaryto paveikslo (ką tyrėjai vadina kvantine žyma) ir ar katė po sąveikos liko gyva ar negyva. Kol kas šios informacijos neprarasta. Ir priklausomai nuo to, kaip pasirinkote „kurti“ įvaizdį, jūs gaunate vienokią ar kitokią informaciją.
Pagalvokite apie monetos atvertimą, - Hofmannas pasakojo „Live Science“. Galite pasirinkti žinoti, ar moneta buvo apversta, ar ji šiuo metu yra galvos ar uodegos. Bet tu negali žinoti abu. Dar daugiau, jei žinote, kaip buvo pakeista kvantinė sistema, ir jei tas pokytis yra grįžtamasis, tuomet įmanoma atkurti pradinę būseną. (Monetos atveju galėtumėte ją atversti.)
„Visada pirmiausia turite trikdyti sistemą, tačiau kartais galite ją anuliuoti“, - teigė Hofmannas. Kalbant apie katę, tai reikštų ne tik fotografavimą, bet ir plėtrą, kad ji aiškiai matytų katę, kuriant ją taip, kad katė būtų atkurta negyvos ir gyvos galūnės būsenoje.
Svarbiausia, kad parinkus rodmenis, kompromisas tarp matavimo skiriamosios gebos ir jo trikdžių yra visiškai vienodi, parodyta dokumente. Skiriamoji geba nurodo, kiek informacijos išgaunama iš kvantinės sistemos, o sutrikimas nurodo, kiek sistema yra negrįžtamai pakeista. Kitaip tariant, kuo daugiau žinai apie dabartinę katės būklę, tuo daugiau negrįžtamai ją pakeičiau.
„Mane stebino tai, kad gebėjimas panaikinti trikdžius yra tiesiogiai susijęs su tuo, kiek informacijos gauni apie stebimąjį“, ar su fiziniu jų matuojamu kiekiu, sakė Hofmannas. „Matematika čia yra gana tiksli“.
Nors ankstesniame darbe buvo atkreiptas dėmesys į kompromisą tarp skyros ir kvantinio matavimo trikdžių, šis straipsnis yra pirmasis, kuris įvertina tikslius ryšius, el. Laiške „Live Science“ pasakojo Australijos nacionalinio universiteto teorinis fizikas Michaelas Hallas.
„Kiek žinau, jokie ankstesni rezultatai neturi tikslios lygybės, susijusios su raiška ir trikdžiais, formos“, - teigė Hall'as, nedalyvavęs tyrime. "Tai daro požiūrį dokumente labai tvarkingą."
