dacă configurați un sistem cuantic în cazul în care rezultatul determină apoi ceva macroscopic, cum ar fi… viața sau moartea unei pisici într-o cutie, s-ar putea intui că acest lucru înseamnă, până când deschideți cutia, pisica se află într-o suprapunere de stări moarte și vii. Povestea reală este mult, mult mai bogată decât atât.una dintre cele mai bizare idei despre universul cuantic este noțiunea de state nedeterminate., În universul nostru convențional, macroscopic, suntem obișnuiți cu lucrurile pur și simplu existente într-un mod particular, non-controversat. Indiferent dacă ne uităm la ceva sau nu, pur și simplu există, independent de observațiile noastre. Dar în universul cuantic, sistemele individuale prezintă un comportament diferit în funcție de măsura sau nu. Poate că cea mai cunoscută popularizare a acestei idei este sub forma pisicii lui Schrödinger, unde un sistem este configurat astfel încât, dacă un atom radioactiv se descompune, pisica moare, dar dacă nu, pisica trăiește., Dar există mai multe mituri decât adevăruri din jurul acestui experiment, și Dave Wagner vrea să le separ, sugerând:
am citit unul dintre „Top n mituri/neînțelegeri despre…”piese, și m-am gândit o idee bună pentru unul ar fi „Top n mituri/neînțelegeri despre pisica lui Schrödinger.”
Să aruncăm o privire la ceea ce se întâmplă cu adevărat în spatele acestui faimos experiment de gândire.
electronii prezintă proprietăți De undă, precum și proprietăți ale particulelor și pot fi utilizate pentru a construi…, imagini sau dimensiuni ale particulelor sondei la fel de bine ca lumina poate. Aici, puteți vedea rezultatele unui experiment în care electronii (sau, cu rezultate echivalente, fotonii) sunt concediați unul câte unul printr-o fantă dublă. Odată ce sunt concediați suficienți electroni, modelul de interferență poate fi văzut clar.în primul rând, este important să recunoaștem de unde a venit ideea pentru pisica lui Schrödinger: un experiment real, fizic, cu rezultate neechivoce, dar foarte neintuitive., Tot ce trebuie să faceți este să luminați puțin spre două fante subțiri, distanțate strâns și să observați ce fel de model vizual apare pe ecranul din cealaltă parte. Atâta timp cât lumina voastră are aceeași lungime de undă și vă uitați doar la ecran, veți obține un model de interferență sau un set alternativ de multe benzi luminoase și întunecate.dar dacă atunci recunoașteți: „Hei, lumina este făcută din fotoni și fiecare foton individual trebuie să treacă printr-o fantă sau alta”, începeți să vedeți ciudățenia în joc. Chiar și trimiterea de fotoni prin unul-la-un-timp încă vă oferă modelul de interferență., Și apoi aveți ideea strălucită de a măsura prin ce fantă trece fiecare foton. De îndată ce faci asta — și ai succes, apropo — modelul de interferență dispare.
dacă măsurați prin ce fantă trece un electron atunci când efectuați o dublă particulă la un moment dat… experimentul fantă, nu veți obține un model de interferență pe ecran în spatele ei. În schimb, electronii (sau fotonii) se comportă nu ca valuri, ci ca particule clasice.
Wikimedia Commons user Inductiveload
cum înțelegem acest lucru?, Acest experiment este, în multe feluri, ilustrarea finală a modului în care funcționează fizica cuantică și, de asemenea, de ce este atât de ciudat. Este ca și cum quantele individuale se comportă ca valuri și interferează cu ele însele, călătorind prin ambele fante simultan și producând modelul observat. Dar dacă îndrăznești să mergi și să le măsori-determinând prin ce fantă trec — ei călătoresc doar printr-o fantă sau alta și nu mai produc această interferență.
face un lucru foarte clar: actul de observare a unui sistem cuantic poate, de fapt, schimba foarte mult rezultatul., Dar asta, ca majoritatea descoperirilor din fizică, aduce doar mai multe întrebări. În ce condiții o observație schimbă rezultatul? Ce înseamnă a face o observație? Și este necesar ca un om să fie un „observator” sau ar putea fi suficientă o măsurare anorganică, non-vie?acestea sunt toate întrebări bune și se gândea Exact la aceste tipuri de probleme care l-au determinat pe Erwin Schrödinger să-și formuleze faimosul paradox felin. Este ceva de genul:
- ați configurat un sistem închis, adică.,, o cutie,
- unde în interiorul cutiei este un sistem cuantic, ca un singur atom radioactiv,
- și când atomul se descompune, se deschide o ușă,
- în spatele acelei uși este otrăvită hrana pentru pisici,
- și, de asemenea, în cutie este o pisică care va mânca mâncarea atunci când devine disponibilă,
- deci aștepți o perioadă de timp a timpului de înjumătățire,
- și apoi pui întrebarea cheie: pisica este vie sau moartă?
asta este. Aceasta este ideea completă a experimentului de gândire a pisicii lui Schrödinger.
este pisica moartă sau vie?, În timp ce am putea crede că pisica în sine este într-o suprapunere de… dead-and-alive state până când deschidem cutia, aceasta este o linie eronată de gândire care a persistat de mai multe decenii, în ciuda faptului că Schrodinger însuși nu a afirmat niciodată așa ceva.
geralt /
deci, ce se întâmplă când deschideți caseta?,
deschiderea cutiei trebuie să fie echivalentă cu a face o observație, deci fie:
- veți găsi o pisică moartă care a mâncat mâncarea care a fost dezvăluită de atomul radioactiv care se descompune, fie
- veți găsi o pisică vie unde nu a fost dezvăluită nicio hrană și atomul radioactiv original nu s-a dezintegrat încă.
dar înainte de a deschide cutia — pentru că așa funcționează sistemele cuantice — sistemul cat/food / atom trebuie să fie într-o suprapunere a ambelor stări., Există doar o probabilitate nedeterminată ca atomul să se descompună și, prin urmare, atomul trebuie să fie într-o suprapunere de stări decăzute și non-decăzute simultan. Deoarece dezintegrarea atomului controlează ușa, ușa controlează mâncarea, iar mâncarea determină dacă pisica trăiește sau moare, atunci pisica însăși trebuie să fie într-o suprapunere de stări cuantice. Cumva, pisica este atât parțial moartă, cât și parțial vie până când se face o observație.
într-un experiment tradițional pisica lui Schrodinger, nu știi dacă rezultatul unui cuantum…, a avut loc decăderea, ceea ce a dus la moartea pisicii sau nu. În interiorul cutiei, pisica va fi fie vie, fie moartă, în funcție de faptul dacă o particulă radioactivă s-a descompus sau nu. Dacă pisica ar fi un adevărat sistem cuantic, pisica nu ar fi nici vie, nici moartă, ci într-o suprapunere a ambelor state până când ar fi observată. Cu toate acestea, nu puteți observa niciodată pisica să fie simultan atât moartă, cât și vie.
Wikimedia Commons utilizator Dhatfield
și că, pe scurt, este cel mai mare mit și concepție greșită asociată cu pisica lui Schrödinger.,de fapt, Erwin Schrödinger însuși nu și-a prezentat ideea de „pisică” ca un experiment propus. El nu a conceput-o pentru a pune întrebări profunde despre rolul unei ființe umane în procesul de observare. El nu a susținut de fapt că pisica însăși ar fi într-o suprapunere de stări cuantice, unde este parțial moartă și parțial vie simultan, modul în care un foton pare să treacă parțial prin ambele fante în experimentul cu fantă dublă.fiecare idee de – a lungul acestor linii este ea însăși un mit și o concepție greșită care contravine scopului inițial al lui Schrödinger de a pune în aplicare acest experiment de gândire., Adevăratul său scop? Pentru a ilustra cât de ușor este să ajungeți la o predicție absurdă — cum ar fi o predicție a unei pisici simultan pe jumătate moartă și pe jumătate vie-dacă interpretați greșit sau înțelegeți greșit mecanica cuantică.
când efectuați un experiment pe o stare qubit care începe ca |10100> și îl treceți… 10 impulsuri de cuplare (adică operații cuantice), nu veți obține o distribuție plană cu probabilități egale pentru fiecare dintre cele 10 rezultate posibile., În schimb, unele rezultate vor avea probabilități anormal de mari, iar unele vor avea cele foarte mici. Măsurarea rezultatului unui computer cuantic poate determina dacă mențineți comportamentul cuantic așteptat sau îl pierdeți în experimentul dvs. Menținerea acesteia, chiar și pentru doar câteva qubits, pentru orice perioadă substanțială de timp este una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă astăzi calculul cuantic; noroc să faci asta pentru ceva la fel de complex ca o pisică.
C. Neill și colab. (2017), arXiv:1709.,06678v1, quant-ph-ul
cu alte cuvinte, destul de mult tot ce ai auzit vreodată despre pisica lui Schrödinger este, probabil, un mit, cu o singură excepție, faptul că sisteme cuantice sunt de fapt bine descris de o anumită probabilitate ponderată suprapunerea dintre toate posibile, admisibile ale americii, și că o observare sau măsurare va dezvăluie întotdeauna una și numai una definitivă de stat.acest lucru nu este doar adevărat, dar este adevărat, indiferent de interpretarea cuantică pe care o alegeți., Nu contează dacă selectați un rezultat din ansamblul tuturor rezultatelor posibile; nu contează dacă prăbușiți o funcție de undă nedeterminată într-o stare determinată; nu contează dacă cădeți într-un anumit univers dintr-o suită infinită de universuri paralele.tot ce contează este că a avut loc o observație cuantică.multe lumi interpretarea mecanicii cuantice susține că există un număr infinit de…, universuri paralele care există, care dețin toate rezultatele posibile ale unui sistem mecanic cuantic, și care face o observație alege pur și simplu o cale. Această interpretare este interesantă din punct de vedere filosofic, dar pisica noastră va fi fie moartă, fie vie, nu o suprapunere a ambelor, indiferent de comportamentul unui observator extern.în realitate, pisica în sine este un observator perfect valabil. Faptul deschiderii ușii sau a porții și mecanismul care o controlează declanșându-se este o observație perfect valabilă., Aruncând un contor Geiger acolo, un instrument care este sensibil la descompuneri radioactive, ar conta ca o observație. Și, de fapt, orice interacțiune non-reversibilă care are loc în acel sistem, chiar dacă este complet izolată de lumea exterioară în acea cutie, va dezvălui o singură stare definitivă: fie atomul s-a dezintegrat, fie nu.motivul care stă la baza acestui lucru este pur și simplu că fiecare interacțiune dintre două particule cuantice are potențialul de a determina starea cuantică, prăbușind efectiv funcția de undă cuantică în cea mai comună interpretare., În realitate, decăderea (sau non-decăderea) atomului va declanșa (sau nu va reuși să declanșeze) mecanismul ușii, iar asta singur, chiar acolo, este locul în care are loc trecerea de la acest comportament cuantic bizar la comportamentul nostru clasic familiar.acest grafic arată (în roz) cantitatea unei probe radioactive care rămâne după mai multe timpi de înjumătățire… au trecut. După o jumătate de viață, jumătate din eșantion este de stânga; după două jumătăți de viață, o jumătate din restul (sau un sfert) este plecat; și, după trei înjumătățire, o jumătate (sau o optime) este la stânga., Dacă această descompunere servește ca declanșator pentru ca ceva să apară sau să nu apară, totuși, aceasta în sine este suficientă pentru a constitui o observație.
Andrew Fraknoi, David Morrison, și Sidney Wolff / Universitatea Rice, sub c.c.o.-4.0
Schrödinger însuși a fost foarte clară în acest sens, care să ateste:
Acesta este tipic pentru aceste cazuri ca o indeterminare inițial limitat la atomic domeniu devine transformat într-macroscopic indeterminare, care apoi pot fi rezolvate prin observare directă., Acest lucru ne împiedică să acceptăm atât de naiv ca valid un „model neclar” pentru reprezentarea realității. În sine, nu ar întruchipa nimic neclar sau contradictoriu. Există o diferență între o fotografie șubredă sau în afara focalizării și un instantaneu de nori și bănci de ceață.cu alte cuvinte, Schrödinger știa că pisica trebuie să fie moartă sau vie. Pisica însăși nu va fi niciodată într-o suprapunere de stări cuantice, ci va fi fie definitiv moartă, fie definitiv vie în orice moment., Doar pentru că camera dvs. nu este focalizată, susține el, nu înseamnă că realitatea este fundamental neclară.acest panou 2 prezintă observații ale centrului Galactic cu și fără optică adaptivă,… ilustrând câștigul de rezoluție. Pozițiile reale ale stelelor (dreapta) nu sunt în mod inerent incert din cauza limitărilor de echipamentele noastre (stânga), și în mod similar, o pisica nu este incert în moarte sau viață de stare din cauza cutia am pus-o în.
UCLA Galactic Center Group-W. M., Când Einstein a vorbit despre „Dumnezeu nu joacă zaruri cu Universul”, la asta se referea. De fapt, Einstein a scris următoarele lui Schrödinger însuși, întrebând retoric: „starea pisicii trebuie creată doar atunci când un fizician investighează situația la un moment dat?”
răspunsul, poate, din păcate ,este ” desigur că nu.”Acest comportament cuantic nedeterminat este de fapt extrem de dificil de menținut; aceasta este una dintre provocările majore în construirea sistemelor cuantice la scară mai mare., Încurcare doar câteva mii de atomi pentru o scurtă perioadă de timp este o realizare recenta, și unul dintre motivele calcul cuantic este atât de dificil este pentru încurcate qubiti poate fi menținut într-o stare nedeterminată pentru astfel de intervale de timp scurte.universul cuantic sigur este un loc necunoscut pentru aproape toți, iar pisica lui Schrödinger este în mare parte o ilustrare a cât de ușor este pentru noi să o interpretăm greșit. Poate că mitul de vârf despre pisica lui Schrödinger este că are nimic de-a face cu ciudățenia cuantică.
trimiteți întrebările dvs. întrebați Ethan pentru a începecu Abang la gmail dot com!,