Jos olet määrittänyt kvantti järjestelmän, jossa tulos ratkaisee, jotain makroskooppinen, kuten… elämä tai kuolema kissa laatikkoon, saatat intuit, että tämä tarkoittaa sitä, kunnes avaat laatikon, kissa on superposition kuollut ja elossa toteaa. Varsinainen tarina on paljon, paljon rikkaampi.
Getty
Yksi outo ideoita siitä, quantum Maailmankaikkeus on käsite epämääräinen toteaa., Perinteisessä makroskooppisessa universumissamme olemme tottuneet asioihin, jotka ovat olemassa tietyllä, ei-kiistanalaisella tavalla. Tarkastelimmepa jotakin tai emme, se on yksinkertaisesti olemassa, riippumatta havainnoistamme. Mutta kvanttiuniversumissa yksittäiset järjestelmät käyttäytyvät eri tavalla riippuen siitä, mittaatko ne vai et. Ehkä tunnetuin popularisoinnin tämä ajatus on muodossa Schrödingerin kissa, jos järjestelmä on asetettu niin, että jos radioaktiivinen atomi hajoaa, kissa kuolee, mutta jos ei, kissa asuu., Mutta on enemmän myyttejä kuin totuuksia ympäröivän tämän kokeen, ja Dave Wagner haluaa meidät erottaa niitä, suositella:
luin vain yksi ”Top n myyttejä/väärinkäsityksiä…”kappaletta, ja ajattelin hyvä idea yksi olisi” Top n myytit / väärinkäsityksiä Schrödingerin kissa.”
katsotaanpa katsomaan mitä todella tapahtuu takana tämä kuuluisa ajatuskoe.
Elektronit näyttely aalto-ominaisuuksia sekä hiukkasten ominaisuuksia, ja sitä voidaan käyttää rakentaa…, kuvat tai koetin hiukkaskoot yhtä hyvin kuin valo voi. Tässä näet tulokset kokeesta, jossa elektroneja (tai vastaavilla tuloksilla fotoneja) ammutaan yksi kerrallaan kaksoisraon kautta. Kun tarpeeksi elektroneja on ammuttu, häiriökuvio voidaan selvästi nähdä.
Thierry Dugnolle / Public Domain
Ensinnäkin, se on tärkeää tunnistaa, missä idea Schrödingerin kissa tuli: todellinen, fyysinen koe, jossa on selkeitä, mutta erittäin unintuitive tuloksia., Sinun tarvitsee vain loistaa valoa kohti kahta ohutta, tiiviisti välitettyä kelkkaa, ja tarkkailla, millainen visuaalinen kuvio näkyy ruudulla toisella puolella. Niin kauan kuin valo on kaikki samalla aaltopituudella ja näytät vain näytön, saat interferenssikuvio, tai vaihtoehtoinen joukko on paljon vaaleita ja tummia raitoja.
mutta jos sitten tunnistaa, että ”hei, valo on tehty fotoneista, ja jokaisen yksittäisen fotonin täytyy mennä läpi yksi halkio tai toinen”, alkaa nähdä outous pelissä. Jopa fotonien lähettäminen kerrallaan antaa häiriökuvion., Ja sitten sinulla on kirkas idea mitata, mikä viiltää jokaisen fotonin läpi. Heti kun teet sen — ja onnistut, muuten — häiriökuvio katoaa.
Jos sinulla toimenpide, joka viilto elektroni menee läpi, kun suoritat yhden hiukkasen-at-a-time kaksinkertainen… viilto kokeilu, et saa häiriöitä kuvio näytön takana. Sen sijaan elektronit (tai fotonit) eivät käyttäydy aaltoina, vaan klassisina hiukkasina.
Wikimedia Commons-käyttäjä Inductiveload
Miten järkevää tämä on?, Tämä koe on monella tapaa perimmäinen kuvaus siitä, miten kvanttifysiikka toimii, ja myös siitä, miksi se on niin outoa. Se on ikään kuin yksilön quanta itse käyttäytyvät kuin aallot ja häiritä itseään, matkustaminen molempien rakojen läpi samanaikaisesti ja tuottavat havaittu malli. Mutta jos uskallat mennä ja mitata niitä — siis mitkä viilto ne menevät läpi — ne vain kulkevat yksi viilto tai muita, ja ei enää tuota häiriöitä.
se tekee yhden asian hyvin selväksi: kvanttijärjestelmän havainnointi voi itse asiassa hyvinkin muuttaa lopputulosta., Mutta se, kuten useimmat fysiikan löydöt, herättää vain lisää kysymyksiä. Millä ehdoilla havainto muuttaa lopputulosta? Mikä merkitsee havainnon tekemistä? Ja ei ihmisen tarvitse olla ”tarkkailija”, tai voisi epäorgaaninen, ei-elävä mittaus riittää?
– Nämä ovat hyviä kysymyksiä, ja se oli ajatellut juuri tällaisia kysymyksiä, että led-Erwin Schrödinger muotoilla hänen kuuluisa kissan paradoksi. Se menee jotenkin näin:
- voit perustaa suljettu järjestelmä, eli, laatikko,
- jos laatikon sisällä on kvantti järjestelmän, kuten yhden radioaktiivisen atomin,
- ja kun atomi hajoaa, ovi aukeaa,
- takana, että ovi on myrkyttänyt kissan ruokaa,
- ja myös laatikko on kissa, joka syö ruokaa, kun se tulee saataville,
- joten odota yksi puoliintumisaika on aika,
- ja sitten kysyä tärkein kysymys: onko kissa elossa vai kuollut?
That ’ s it. Se on koko Schrödingerin kissa-ajatuskokeilun idea.
Onko kissa kuollut vai elossa?, Vaikka voisimme ajatella, että kissa itse on superpositio… kuollut ja elossa valtioiden kunnes avaamme laatikon, joka on virheellinen ajattelu, joka on jatkunut vuosikymmeniä, huolimatta siitä, että Schrödingerin itse koskaan väittänyt sellaista.
geralt /
niin, mitä tapahtuu, kun avaat laatikon?,
Avaa laatikko on oltava vastaava havainto, niin joko:
- löydät kuollut kissa, joka on syönyt ruokaa, joka paljastui radioaktiivisen atomin rappeutunut, tai
- löydät elossa kissa, jos ei ruoka oli paljastanut, ja alkuperäisen radioaktiivisen atomin ei ole vielä lahonnut.
Mutta ennen kuin olet avannut laatikon, koska tämä on, miten systeemeissä työ — kissa/ruoka/atom-järjestelmän on oltava päällekkäisyys molemmissa valtioissa., On vain epämääräinen todennäköisyys, että atomi on rapistunut, ja siksi atom on oltava päällekkäisyys rapistunut ja ei-hajonnutta valtiota yhtä aikaa. Koska atomin hajoaminen ohjaa ovi, oven valvonta ruokaa, ja ruoka ratkaisee, onko kissa elää tai kuolee, kissa itse, sitten, on oltava päällekkäisyys quantum valtioiden. Jotenkin kissa on sekä osittain kuollut että osittain elossa, kunnes havainto on tehty.
perinteinen Schrödingerin kissa kokeilu, et tiedä, onko tulos quantum…, lahoamista on tapahtunut, mikä johtaa kissan kuolemaan tai ei. Laatikon sisällä, kissa on joko elossa tai kuollut, riippuen siitä, onko radioaktiivinen hiukkanen rapistunut tai ei. Jos kissa oli todellinen kvantti järjestelmän, kissa olisi kumpikaan elossa eikä kuollut, mutta päällekkäisyys sekä valtiot, kunnes havaittu. Koskaan ei kuitenkaan voi havaita kissan olevan yhtä aikaa sekä kuollut että elossa.
Wikimedia Commons-käyttäjä Dhatfield
Ja, että, pähkinänkuoressa, on suurin myytti ja väärinkäsitys liittyy Schrödingerin kissa.,
itse asiassa Erwin Schrödinger itse ei esittänyt ”kissa” – ideaansa ehdotettuna kokeiluna. Hän ei suunnitella sitä kysymään syviä kysymyksiä rooli ihmisen havainto prosessi. Hän ei oikeastaan väitä, että kissa itse olisi päällekkäisyys quantum valtioiden, jossa se on osa kuollut ja osa-elossa samalla tavalla fotoni tulee siirtää osittain molempien rakojen läpi kaksinkertaisen viiltää kokeilu.
Jokainen ajatus pitkin nämä rivit on itse myytti ja väärinkäsitys, että vastoin Schrödingerin alkuperäinen tarkoitus asettaa esiin tämä ajatus kokeilu., Hänen todellinen tarkoituksensa? Havainnollistaa, miten helppoa se on päästä järjetön ennustus — kuten ennustaminen samanaikaisesti puoliksi kuollut ja puoliksi elossa kissa — jos sinulla tulkita väärin tai väärin kvanttimekaniikka.
Kun suoritat kokeen qubit valtio, joka alkaa kuin |10100> ja voit siirtää sen läpi… 10 kytkinpulssia (eli kvanttioperaatiot), et saa tasajakaumaa, jossa on yhtäläiset todennäköisyydet jokaiselle 10 mahdollisesta lopputuloksesta., Sen sijaan jotkut tulokset ovat poikkeuksellisen suuria todennäköisyyksiä ja jotkut on hyvin alhainen niistä. Mittaus-tulos kvantti tietokone voi määrittää, onko olet säilyttää odotettu quantum käyttäytymistä tai menettää sen kokeilun. Ylläpitää sitä, vaikka vain muutaman qubits, joten mitään merkittäviä ajassa on yksi suurimmista haasteista kvanttilaskentaa tänään; onnea tekee jotain niin monimutkaista kuin kissa.
C. Neill et al. (2017), arXiv:1709.,06678v1, quant-ph
Toisin sanoen, aika paljon kaikkea mitä ikinä olen kuullut Schrödingerin kissa on luultavasti myytti, ainoana poikkeuksena se, että kvantti-järjestelmät todella ovat hyvin kuvattu probabilistically painotettu päällekkäisyys kaikki mahdollista, sallittua jäsenvaltioissa, ja että havainto tai mittaus on aina paljastaa yksi ja vain yksi lopullinen tila.
Tämä ei ole vain totta, vaan se on totta riippumatta siitä, minkä kvanttitulkinnan valitset., Se ei ole väliä, onko olet valinnut yksi tulos ulos kokonaisuus kaikki mahdolliset tulokset; sillä ei ole väliä, onko olet romahtaa määräämättömäksi aaltofunktio osaksi määrätty valtio; se ei ole väliä, jos olet pudota yksi erityisesti kaikkeus ääretön sarja rinnakkaisia Maailmankaikkeuksia.
tärkeintä on, että kvanttihavainto on tapahtunut.
Monien Maailmojen Tulkinta kvanttimekaniikka katsoo, että on olemassa ääretön määrä…, olemassa olevat rinnakkaisuniversumit, jotka pitävät sisällään kvanttimekaanisen järjestelmän kaikki mahdolliset tulokset, ja että havainnon tekeminen valitsee vain yhden polun. Tämä tulkinta on filosofisesti mielenkiintoinen, mutta meidän kissa on joko kuollut tai elossa, en päällekkäisyys sekä, riippumatta käyttäytymistä ulkopuolinen tarkkailija.
Christian Schirm
todellisuudessa, kissa itsessään on täysin pätevä tarkkailija. Se ovi tai portti avataan, ja mekanismi valvoa sitä saada laukeaa, on täysin pätevä havainto., Geigermittarin heittäminen sinne, joka on herkkä radioaktiivisille hajoamille, laskettaisiin havainnoksi. Ja, itse asiassa, ei-palautuva vuorovaikutusta, joka tapahtuu sisällä että järjestelmä, vaikka se on täysin eristetty ulkomaailmasta, että laatikko, paljastaa yksi ja vain yksi lopullinen tila: joko atomi on vääristynyt tai sitä ei ole.
syynä tähän on yksinkertaisesti se, että jokainen vuorovaikutus kahden kvantti hiukkasia on mahdollista määrittää kvanttitilassa, tehokkaasti romahtaa kvanttimekaaninen aaltofunktio yleisin tulkinta., Todellisuudessa, rappeutuminen (tai ei-hajoaminen) atomin laukaisee (tai eivät trigger) oven mekanismi, ja että yksin, juuri siellä, missä siirtyminen tämä outo quantum käyttäytymistä meidän tuttu klassisen käyttäytyminen tapahtuu.
tässä kuvaajassa näkyy (vaaleanpunaisena) radioaktiivisen näytteen määrä, joka jää useiden puoliintumisaikojen jälkeen… olen läpäissyt. Yhden puoliintumisajan jälkeen otoksesta on jäljellä puolet; kahden puoliintumisajan jälkeen jäljelle jää puolet (tai neljäsosa) ja kolmen puoliintumisajan jälkeen puolet siitä (tai yksi kahdeksasosa)., Jos tämä rappio toimii laukaisijana jollekin, joka joko tapahtuu tai ei tapahdu, kuitenkin, se itsessään riittää muodostamaan havainnon.
Andrew Fraknoi, David Morrison, ja Sidney Wolff / Rice University, nojalla c.c.a.-4.0
Schrödingerin itse oli hyvin selkeä tässä kohtaa, jossa todetaan seuraavaa:
Se on tyypillistä näissä tapauksissa, että epämääräisyydestä alun perin rajoitettu atomic domain muuttuu makroskooppinen epämääräisyydestä, joka voidaan sitten ratkaista suora havainnointi., Se estää meitä hyväksymästä niin naiivisti” sumennettua mallia ” todellisuuden kuvaamiseksi. Sinänsä se ei ilmentäisi mitään epäselvää tai ristiriitaista. Huteralla tai epätarkalla valokuvalla ja pilvien ja sumupankkien tilannekuvalla on eroa.
Toisin sanoen, Schrödingerin tiesi, että kissan täytyy olla joko kuollut tai elossa. Kissa itse ei koskaan päällekkäisyys quantum valtioiden, mutta on joko kuollut tai lopullisesti elossa millä hetkellä tahansa., Vaikka kamera on epätarkka, se ei hänen mukaansa tarkoita, että todellisuus olisi pohjimmiltaan hämärtynyt.
Tämä 2-paneelissa on havaintoja Galaktisen keskuksen kanssa ja ilman Adaptive Optics,… havainnollistaa ratkaisuvoittoa. Todellinen kannat tähdet (oikealla) eivät ole luonnostaan epävarmaa, koska rajoitukset laitteet (vasemmalla), ja samoin, kissa ei ole epävarma sen kuolema tai elävä tila, koska laatikko laitetaan se.
UCLA Galactic Center Group-W. M., Keck-Observatorio Laser-Joukkue
Kun Einstein puhui: ”Jumala ei pelaa noppaa Maailmankaikkeudesta,” tämä oli, mitä hän tarkoitti. Itse asiassa, Einstein kirjoitti seuraavaa Schrödingerin itsensä, kysyy retorisesti, ”On valtion kissa voidaan luoda vain silloin, kun fyysikko tutkii tilannetta jossain varmaa aika?”
vastaus, ehkä valitettavasti, on ”ei tietenkään.”Tämä määrittelemätön quantum käyttäytyminen on itse asiassa erittäin vaikea ylläpitää; tämä on yksi suurimmista haasteista, rakentaa suuren mittakaavan systeemeissä., Sotkeutuvat vain muutama tuhat atomia lyhyt aika on hyvin tuore saavutus, ja yksi syy kvanttilaskentaa on niin vaikeaa on, koska sotkeutua qubits voidaan säilyttää vain määrittelemätön tila tällaisissa lyhyen ajan välein.
quantum Maailmankaikkeuden varma, on tuntematon paikka lähes kaikki meistä, ja Schrödingerin kissa on lähinnä esimerkki siitä, kuinka helppoa se on väärin tulkita sitä. Ehkä päällimmäinen myytti Schrödingerin kissasta on se, että sillä on mitään tekemistä kvanttifirman kanssa ylipäätään.
lähetä Ask Ethan-kysymyksesi startswithabangiin gmail dot comissa!,