Кот Шродзінгера

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Квантавая механіка
\Delta x\cdot\Delta p_x \geqslant \frac{\hbar}{2}
Прынцып нявызначанасці Гейзенберга
Уводзіны
Матэматычныя асновы
Гл. таксама «Фізічны партал»

Кот Шродзінгера — уяўны эксперымент, прапанаваны аўстрыйскім фізікам-тэарэтыкам, адным з заснавальнікаў квантавай механікі, Эрвінам Шродзінгерам, якім ён хацеў паказаць непаўнату квантавай механікі пры пераходзе ад субатамных сістэм да макраскапічных.

Сутнасць эксперымента[правіць | правіць зыходнік]

Schrodingers cat.svg

У арыгінальным артыкуле Шродзінгера эксперымент апісаны так:

Можна пабудаваць і выпадкі, якія маюць дастаткова травесціі. Нейкі кот[1] зачынены ў сталёвай камеры побач з наступнай пякельнай машынай (якая павінна быць ахавана ад прамога умяшання ката): унутры лічыльніка Гейгера знаходзіцца малюсенькая колькасць радыеактыўнага рэчыва, настолькі маленькая, што на працягу гадзіны можа распасціся толькі адзін атам, але з такой жа імавернасцю можа і не распасціся; калі ж гэта здарыцца, счытываючая трубка разраджаецца і дзейнічае рэле, якое спускае молат, які разбівае колбачку з сінільнай кіслатой. Калі на гадзіну пакінуць усю гэтую сістэму ў такім стане, то можна сказаць, што кот будзе жывы па сканчэнні гэтага часу, калі распаду атама не здарыцца. Першы жа распад атама атруціў бы ката. Псі-функцыя сістэмы ўвогуле будзе выражаць гэта, змешваючы ў сабе ці размазваючы жывога і мёртвага ката (прабачце за выказванне) у роўных долях. Тыпавым у падобных выпадках з'яўляецца тое, што неакрэсленасць, першапачаткова абмежаваная атамным светам, пераўтвараецца ў макраскапічную неакрэсленасць, якая можа быць ухілена з дапамогай прамога нагляду. Гэта перашкаджае нам наіўна прыняць «мадэль размыцця» як адлюстроўваючую рэчаіснасць. Само па сабе гэта не азначае нічога няпэўнага ці супярэчлівага. Ёсць розніца паміж выразным ці расфакусіраваным фота і здымкам аблокаў ці туману.

[2]

Згодна з квантавай механікай, калі над ядром не выконваецца нагляданне, то яго стан апісваецца суперпазіцыяй (змяшэннем) двух станаў — распадзенага ядра і нераспадзенага ядра, значыць, кот, які сядзіць у скрыні, і жывы, і мёртвы адначасова. Калі ж скрыню адчыніць, то эксперыментатар можа ўбачыць толькі які-небудзь адзін канкрэтны стан — «ядро распалася, кот мёртвы» ці «ядро не распалася, кот жывы».

Пытанне стаіць так: Калі сістэма перастае існаваць як змяшэнне двух станаў і выбірае адзін канкрэтны? Мэта эксперыменту — паказаць, што квантавая механіка няпоўная без некаторых правіл, якія паказваюць, пры якіх умовах здараецца калапс хвалевай функцыі, і кот альбо становіцца мёртвым, альбо застаецца жывым, але перастае быць змяшэннем таго і другога.

Паколькі зразумела, што кот абавязкова павінны быць альбо жывым, альбо мёртвым (не існуе стану паміж жыццём і смерцю), то гэта будзе аналагічна і для атамнага ядра. Яно абавязкова павінна быць альбо распадзеным, альбо нераспадзеным.

Арыгінальны артыкул выйшаў у 1935 годзе. Мэтай артыкулу было абмеркаванне ЭПР парадокса, апублікаванага Эйнштэйнам, Падольскім і Розэнам раней у тым жа годзе[3]. Артыкулы ЭПР і Шродзінгера адзначылі дзіўную прыроду «квантавай заблытанасці» (ням.: Verschränkung, англ.: quantum entanglement, уведзенае Шродзінгерам азначэнне), характэрнай для квантавых станаў, якія з'яўляюцца суперпазіцыяй станаў дзвюх сістэм (напрыклад, дзвюх субатамных часціц).

Зноскі

  1. Згодна з Шродзінгерам, усё-такі кошка. З арыгінальнага артыкула Шродзінгера: «ням.: Die Psi-Funktion des ganzen Systems würde das so zum Ausdruck bringen, daß in ihr die lebende und die tote Katze (s. v. v.) zu gleichen Teilen gemischt oder verschmiert sind
  2. E. Schrödinger. Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik («Бягучая сітуацыя ў квантавай механіцы») // Naturwissenschaften. V. 23 (1935), № 48, pp. 807-812; № 49, 823-828; № 50, 844-849.
  3. EPR article: Can Quantum-Mechanical Description Reality Be Considered Complete?