Не мог бы кто-нибудь объяснить мне идею, которую Шредингер пытался проиллюстрировать с помощью кота в своей коробке? Я понимаю, что он пытался ввести представление о том, что кошка одновременно и жива, и мертва. Но зачем нужно было проводить этот мысленный эксперимент и чего он добился?
Во-первых, историческая тонкость: Шредингер фактически украл идею кота у Эйнштейна.
Во-вторых, оба человека — Эйнштейн и Шредингер — использовали мысленный эксперимент, чтобы «объяснить» ошибочный момент. Они считали абсурдным для квантовой механики утверждение, что состояние был возможен в Природе (это утверждалось в квантовой механике), потому что он позволял обоим «несовместимым» типам кошек существовать одновременно.
В-третьих, они были неправы, потому что квантовая механика действительно предполагает, что такие суперпозиции вполне допустимы и должны быть разрешены, и этот факт можно проверить экспериментально — не на самом деле с кошками, а с объектами характерного размера, которые увеличиваются. Макроскопические объекты уже были помещены в подобные «общие состояния суперпозиции».
Мужчины представили его для борьбы с традиционными копенгагенскими интерпретациями квантовой механики, и именно так большинство людей используют мем сегодня. Но люди ошибались, поэтому с научной точки зрения мысленный эксперимент показывает, что суперпозиции действительно всегда допустимы — это постулат квантовой механики — даже если такие состояния противоречат интуиции. Подобные суперпозиции состояний здравого смысла измеряются так, что только а также от коэффициентов имеют значение и могут быть интерпретированы как (более или менее классические) вероятности. Из-за декогеренции относительная фаза практически неизмерима для больших хаотических систем, таких как кошки, но в принципе даже относительная фаза имеет значение.
Как правило, неправильные люди — у которых проблемы с квантовой механикой — любят говорить, что суперпозиция означает, что кошка «живая» и «мертвая». Но правильный, квантовый ответ состоит в том, что сложение в волновой функции не означает «и». Вместо этого это означает своего рода «или», поэтому суперпозиция просто говорит, что кошка мертва или жива, с соответствующими вероятностями (квантовая механика определяет не только вероятности, но и их сложные фазы, и они могут иметь значение для других вопросов) .
Мысленный эксперимент, направленный на то, чтобы проиллюстрировать одну концепцию и подвергнуть сомнению обоснованность такой концепции: 1/ Концепция: в квантовой механике, до того, как будет сделано наблюдение (обратите внимание, что кошка находится в закрытом ящике, и никто не может видеть, что происходит в нем). ящик), система не находится в определенном состоянии, а лишь имеет определенную вероятность находиться в каком-либо состоянии - здесь система - это кот, а состояния "мертвый" и "живой", и это действительно поразительно. картина. Таким образом, цель заставить брови подняться, а слушатели осознают важность концепции, действительно достигнута.
2/ Вопрошание: применяя концепцию суперпозиции к проблемам жизни и смерти, а также к макроскопическому объекту, цель состояла в том, чтобы подчеркнуть действительно революционный характер самой концепции - в частности, подчеркнуть наше полное непонимание причины, по которой это квантовое поведение вездесуще в атомном масштабе, но реже наблюдается в макроскопическом масштабе (хотя некоторые проявления существуют: сверхпроводимость, БЭК...)
Поэтому мой ответ таков: в этом не было необходимости, но это был поразительный способ передать концепцию квантовой суперпозиции и задаться вопросом, какова определяющая граница между микроскопическими и макроскопическими законами природы, если таковая существует. Этот вопрос все еще обсуждается и является одной из целей теорий объединения, а основной вопрос квантовой теории гравитации все еще не решен.
Вот почему я думаю, что Шредингер представил этот мысленный эксперимент. Вы можете объяснить, почему Шредингер разработал этот мысленный эксперимент, сначала рассмотрев эксперимент с двумя щелями. Вы стреляете фотоном в двойную щель, и фотон проходит через устройство с двойной щелью, а затем попадает на экран. Если вы не попытаетесь определить, через какую щель прошел фотон, то фотон (почти наверняка) попадет в точку на экране, соответствующую положению интерференционной пучности (вы не получите интерференционную картину пучностей). только с одним фотоном, но один фотон приземлится в одном из мест, которое было бы пучностью, если бы вы использовали больше света (и отправили гораздо больше фотонов через двойную щель).Это говорит вам, что фотон не мог пройти через одну щели или другой. Если он прошел через ту или другую щель, она шла бы по одному из двух возможных классических путей. Фотон двигался бы по прямой линии от источника света к щели, через которую он прошел, и продолжал бы двигаться по прямой линии, пока не попал на экран в точке, расположенной на одной линии с щелью и источником. Но он этого не сделал — он прикрепил экран к пучности, как если бы фотон был волной, и прошел через обе щели одновременно. Таким образом, результат этого эксперимента требует, чтобы вы считали, что путешествующий фотон существует на всех возможных путях (т. е. он проходит все возможные пути) между источником и точкой, где фотон в конце концов попадает на экран. Фотон двигался бы по прямой линии от источника света к щели, через которую он прошел, и продолжал бы двигаться по прямой линии, пока не попал на экран в точке, расположенной на одной линии с щелью и источником. Но он этого не сделал — он прикрепил экран к пучности, как если бы фотон был волной, и прошел через обе щели одновременно. Таким образом, результат этого эксперимента требует, чтобы вы считали, что путешествующий фотон существует на всех возможных путях (т. е. он проходит все возможные пути) между источником и точкой, где фотон в конце концов попадает на экран. Фотон двигался бы по прямой линии от источника света к щели, через которую он прошел, и продолжал бы двигаться по прямой линии, пока не попал на экран в точке, расположенной на одной линии с щелью и источником. Но он этого не сделал — он прикрепил экран к пучности, как если бы фотон был волной, и прошел через обе щели одновременно. Таким образом, результат этого эксперимента требует, чтобы вы считали, что путешествующий фотон существует на всех возможных путях (т. е. он проходит все возможные пути) между источником и точкой, где фотон в конце концов попадает на экран.
Урок? Когда вы не вмешиваетесь в квантовую сущность, она развивается в соответствии с волновой функцией и находится в суперпозиции многих состояний, пока ее не наблюдают.
Теперь о коте Шредингера. Если атом с нестабильным ядром не наблюдается, то он эволюционирует по волновой функции и одновременно находится в нераспавшемся и распавшемся состояниях (где значение коэффициента распавшегося состояния в волновой функции увеличивается с течением времени, а коэффициент нераспавшийся коэффициент уменьшается с течением времени). Хотя вы можете рассматривать волновую функцию как средство предсказания вероятности того, что фотон ударит по экрану в определенной точке, вы не можете рассматривать ее как описание вероятности того, что фотон прошел через ту или иную щель, потому что это было бы несовместимо. с наблюдением, что фотон попал на экран в пучности, а не в точку, которая находится на одной линии с конкретной щелью и источником света. Классически, атом должен существовать в том или ином состоянии, но не в обоих одновременно; классические состояния исключают друг друга. Но в квантовой механике атом может находиться в обоих состояниях одновременно, когда он не наблюдается. Мысленный эксперимент Шредингера показывает, насколько смехотворна квантовая реальность (но не опровергает ее). Вы можете представить эксперимент, в котором суперпозиция состояний атомов требует, чтобы макроскопический объект (кошка) также находился в суперпозиции взаимоисключающих состояний (живой и мертвый), а не существовал в одном классическом состоянии или в другом.
Кот Шредингера — это мысленный эксперимент, иногда описываемый как парадокс. В сценарии представлен кот, который может быть как живым, так и мертвым, в зависимости от более раннего случайного события. Хотя первоначальный «эксперимент» был воображаемым, аналогичные принципы были исследованы и использовались в практических приложениях.
Мысленный эксперимент также часто фигурирует в теоретических дискуссиях об интерпретациях квантовой механики. Шредингер писал: «Можно даже привести совершенно нелепые случаи. Кота запирают в стальной камере вместе со следующим устройством (которое должно быть защищено от прямого вмешательства кота): в счетчике Гейгера есть крошечная частица радиоактивного вещества, такая маленькая, что, возможно, в ходе в час распадается один из атомов, но также, с равной вероятностью, может быть, и ни один; если это происходит, то счетчик разряжается и через реле срабатывает молоток, который разбивает маленькую колбу с синильной кислотой .
Если предоставить всю эту систему самой себе на час, можно сказать, что кошка все еще живет, если за это время не распался ни один атом. Пси-функция всей системы выразила бы это тем, что в ней живая и мертвая кошка (извините за выражение) смешаны или размазаны в равных частях.
Для этих случаев характерно, что неопределенность, изначально ограниченная атомарной областью, трансформируется в макроскопическую неопределенность, которая затем может быть разрешена непосредственным наблюдением. Это мешает нам так наивно принять за действительную «размытую модель» для представления реальности. Само по себе оно не заключало бы в себе ничего неясного или противоречивого. Есть разница между дрожащей или расфокусированной фотографией и снимком облаков и гряды тумана.
МБН