No Image

Кот шрёдингера

СОДЕРЖАНИЕ
0
03 января 2021
array(3) {
  [0]=>
  array(49) {
    [0]=>
    string(115) "6ca6cb1fe61ca0335375e9851742dc28.jpeg"
    [1]=>
    string(115) "19c5c137c0a136d177681d9aa955fc90.jpeg"
    [2]=>
    string(115) "a8da47f94b7478498ef1e3e0bd973d79.jpeg"
    [3]=>
    string(115) "716e5b9eb44145bd07f6e2e2fae934bb.jpeg"
    [4]=>
    string(115) "105517c0c9f1b989782dc4b4cae6628a.jpeg"
    [5]=>
    string(115) "4ca82d80d823803f82170daab1ca6a39.jpeg"
    [6]=>
    string(115) "dce79770dbed4cdc209bbb0089876146.jpeg"
    [7]=>
    string(115) "c409425cdc32628b5dece7376784aae8.jpeg"
    [8]=>
    string(115) "a63950214609594c4e751f477a53a5e4.jpeg"
    [9]=>
    string(115) "7323aada924f639227a767b86f5c2af8.jpeg"
    [10]=>
    string(115) "0e8292773296b5597d0a854192d6ca02.jpeg"
    [11]=>
    string(115) "5d9bc07303e0de2aee1910032227e346.jpeg"
    [12]=>
    string(115) "ec147ab186cd7c581ed1f2727d5650d1.jpeg"
    [13]=>
    string(115) "7fd85c53c67960dd5f643eed985bd621.jpeg"
    [14]=>
    string(115) "f13de535ac6dc53b6c0f1c21c81c10a9.jpeg"
    [15]=>
    string(115) "685fbc5aab159ee8438d418e83abbf16.jpeg"
    [16]=>
    string(115) "da85ca302c88fa36c63ac43d3641422a.jpeg"
    [17]=>
    string(115) "6a7b5816c321f0979ca5bba977793ec5.jpeg"
    [18]=>
    string(115) "dc376e1795550e158302d41a9ee9e99a.jpeg"
    [19]=>
    string(115) "6a1d3a396d2691387d8c76da39e8abf8.jpeg"
    [20]=>
    string(115) "d0e4a30bade4f4463864c10f080af3b7.jpeg"
    [21]=>
    string(115) "12e77daa7670d6a64b6e4f91cc8ad74c.jpeg"
    [22]=>
    string(115) "6859c9e259f124fd153b184712a3eced.jpeg"
    [23]=>
    string(115) "b01deddbd76531349f26ad1edfcb980b.jpeg"
    [24]=>
    string(115) "8c15dc8d0610a9db0cddfa8593f715b1.jpeg"
    [25]=>
    string(115) "53448e800998e53c6a37e571d255a729.jpeg"
    [26]=>
    string(115) "210300b66933fbea877c3a7bdd3b4f5c.jpeg"
    [27]=>
    string(115) "3e685e5920529fc2e65ebe2b7f0886b6.jpeg"
    [28]=>
    string(115) "53f2f0a1c37db52dafadbefa5005854d.jpeg"
    [29]=>
    string(115) "ec993ee1c5eb559469e21a2b6dbf5cf1.jpeg"
    [30]=>
    string(115) "96fe9f99abec2f083696ebbc5b18d0a7.jpeg"
    [31]=>
    string(115) "8d36d36ef46ef7b52b860c4b7fff5d66.jpeg"
    [32]=>
    string(115) "5279560ebfb127cc059c2a7224147f6b.jpeg"
    [33]=>
    string(115) "df7c949052c11fa61dc785958c152e05.jpeg"
    [34]=>
    string(115) "7baac61540f1896f6ba9fabeda2d3026.jpeg"
    [35]=>
    string(115) "075ff9527d0e1869304d478cabc0b7ed.jpeg"
    [36]=>
    string(115) "0378235f201985a7718f208dc3736d2e.jpeg"
    [37]=>
    string(115) "649434bb6e2179d083feac304c388c30.jpeg"
    [38]=>
    string(115) "c00491e54f1731e6825b6e748fc6fdf8.jpeg"
    [39]=>
    string(113) "604ef078ad39ad648e550649a1fbce67.png"
    [40]=>
    string(115) "f99f8b4e2084eed08c55af248704d6f0.jpeg"
    [41]=>
    string(115) "7ccf69cac215808b29b14d5562e7c2f3.jpeg"
    [42]=>
    string(115) "7eba3678c21ff1a36daadb7d1a135897.jpeg"
    [43]=>
    string(115) "c8caca2df6c6185cdd6915e80b029dc4.jpeg"
    [44]=>
    string(115) "5ddff96cc7841ea322ce049e1d3bbaf1.jpeg"
    [45]=>
    string(115) "670a3501f0fbece9599485f86bea725d.jpeg"
    [46]=>
    string(115) "63a2d1fd231e7124e6b28190b0364701.jpeg"
    [47]=>
    string(115) "e34b5509878cf448293bf54309b739e7.jpeg"
    [48]=>
    string(115) "de689a7b14a7f4fbbc6adafcbdd2aa86.jpeg"
  }
  [1]=>
  array(49) {
    [0]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/c/a/6ca6cb1fe61ca0335375e9851742dc28.jpeg"
    [1]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/1/9/c/19c5c137c0a136d177681d9aa955fc90.jpeg"
    [2]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/a/8/d/a8da47f94b7478498ef1e3e0bd973d79.jpeg"
    [3]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/1/6/716e5b9eb44145bd07f6e2e2fae934bb.jpeg"
    [4]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/1/0/5/105517c0c9f1b989782dc4b4cae6628a.jpeg"
    [5]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/4/c/a/4ca82d80d823803f82170daab1ca6a39.jpeg"
    [6]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/c/e/dce79770dbed4cdc209bbb0089876146.jpeg"
    [7]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/c/4/0/c409425cdc32628b5dece7376784aae8.jpeg"
    [8]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/a/6/3/a63950214609594c4e751f477a53a5e4.jpeg"
    [9]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/3/2/7323aada924f639227a767b86f5c2af8.jpeg"
    [10]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/0/e/8/0e8292773296b5597d0a854192d6ca02.jpeg"
    [11]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/5/d/9/5d9bc07303e0de2aee1910032227e346.jpeg"
    [12]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/e/c/1/ec147ab186cd7c581ed1f2727d5650d1.jpeg"
    [13]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/f/d/7fd85c53c67960dd5f643eed985bd621.jpeg"
    [14]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/f/1/3/f13de535ac6dc53b6c0f1c21c81c10a9.jpeg"
    [15]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/8/5/685fbc5aab159ee8438d418e83abbf16.jpeg"
    [16]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/a/8/da85ca302c88fa36c63ac43d3641422a.jpeg"
    [17]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/a/7/6a7b5816c321f0979ca5bba977793ec5.jpeg"
    [18]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/c/3/dc376e1795550e158302d41a9ee9e99a.jpeg"
    [19]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/a/1/6a1d3a396d2691387d8c76da39e8abf8.jpeg"
    [20]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/0/e/d0e4a30bade4f4463864c10f080af3b7.jpeg"
    [21]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/1/2/e/12e77daa7670d6a64b6e4f91cc8ad74c.jpeg"
    [22]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/8/5/6859c9e259f124fd153b184712a3eced.jpeg"
    [23]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/b/0/1/b01deddbd76531349f26ad1edfcb980b.jpeg"
    [24]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/8/c/1/8c15dc8d0610a9db0cddfa8593f715b1.jpeg"
    [25]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/5/3/4/53448e800998e53c6a37e571d255a729.jpeg"
    [26]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/2/1/0/210300b66933fbea877c3a7bdd3b4f5c.jpeg"
    [27]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/3/e/6/3e685e5920529fc2e65ebe2b7f0886b6.jpeg"
    [28]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/5/3/f/53f2f0a1c37db52dafadbefa5005854d.jpeg"
    [29]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/e/c/9/ec993ee1c5eb559469e21a2b6dbf5cf1.jpeg"
    [30]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/9/6/f/96fe9f99abec2f083696ebbc5b18d0a7.jpeg"
    [31]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/8/d/3/8d36d36ef46ef7b52b860c4b7fff5d66.jpeg"
    [32]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/5/2/7/5279560ebfb127cc059c2a7224147f6b.jpeg"
    [33]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/f/7/df7c949052c11fa61dc785958c152e05.jpeg"
    [34]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/b/a/7baac61540f1896f6ba9fabeda2d3026.jpeg"
    [35]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/0/7/5/075ff9527d0e1869304d478cabc0b7ed.jpeg"
    [36]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/0/3/7/0378235f201985a7718f208dc3736d2e.jpeg"
    [37]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/4/9/649434bb6e2179d083feac304c388c30.jpeg"
    [38]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/c/0/0/c00491e54f1731e6825b6e748fc6fdf8.jpeg"
    [39]=>
    string(62) "/wp-content/uploads/6/0/4/604ef078ad39ad648e550649a1fbce67.png"
    [40]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/f/9/9/f99f8b4e2084eed08c55af248704d6f0.jpeg"
    [41]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/c/c/7ccf69cac215808b29b14d5562e7c2f3.jpeg"
    [42]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/7/e/b/7eba3678c21ff1a36daadb7d1a135897.jpeg"
    [43]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/c/8/c/c8caca2df6c6185cdd6915e80b029dc4.jpeg"
    [44]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/5/d/d/5ddff96cc7841ea322ce049e1d3bbaf1.jpeg"
    [45]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/7/0/670a3501f0fbece9599485f86bea725d.jpeg"
    [46]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/6/3/a/63a2d1fd231e7124e6b28190b0364701.jpeg"
    [47]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/e/3/4/e34b5509878cf448293bf54309b739e7.jpeg"
    [48]=>
    string(63) "/wp-content/uploads/d/e/6/de689a7b14a7f4fbbc6adafcbdd2aa86.jpeg"
  }
  [2]=>
  array(49) {
    [0]=>
    string(37) "6ca6cb1fe61ca0335375e9851742dc28.jpeg"
    [1]=>
    string(37) "19c5c137c0a136d177681d9aa955fc90.jpeg"
    [2]=>
    string(37) "a8da47f94b7478498ef1e3e0bd973d79.jpeg"
    [3]=>
    string(37) "716e5b9eb44145bd07f6e2e2fae934bb.jpeg"
    [4]=>
    string(37) "105517c0c9f1b989782dc4b4cae6628a.jpeg"
    [5]=>
    string(37) "4ca82d80d823803f82170daab1ca6a39.jpeg"
    [6]=>
    string(37) "dce79770dbed4cdc209bbb0089876146.jpeg"
    [7]=>
    string(37) "c409425cdc32628b5dece7376784aae8.jpeg"
    [8]=>
    string(37) "a63950214609594c4e751f477a53a5e4.jpeg"
    [9]=>
    string(37) "7323aada924f639227a767b86f5c2af8.jpeg"
    [10]=>
    string(37) "0e8292773296b5597d0a854192d6ca02.jpeg"
    [11]=>
    string(37) "5d9bc07303e0de2aee1910032227e346.jpeg"
    [12]=>
    string(37) "ec147ab186cd7c581ed1f2727d5650d1.jpeg"
    [13]=>
    string(37) "7fd85c53c67960dd5f643eed985bd621.jpeg"
    [14]=>
    string(37) "f13de535ac6dc53b6c0f1c21c81c10a9.jpeg"
    [15]=>
    string(37) "685fbc5aab159ee8438d418e83abbf16.jpeg"
    [16]=>
    string(37) "da85ca302c88fa36c63ac43d3641422a.jpeg"
    [17]=>
    string(37) "6a7b5816c321f0979ca5bba977793ec5.jpeg"
    [18]=>
    string(37) "dc376e1795550e158302d41a9ee9e99a.jpeg"
    [19]=>
    string(37) "6a1d3a396d2691387d8c76da39e8abf8.jpeg"
    [20]=>
    string(37) "d0e4a30bade4f4463864c10f080af3b7.jpeg"
    [21]=>
    string(37) "12e77daa7670d6a64b6e4f91cc8ad74c.jpeg"
    [22]=>
    string(37) "6859c9e259f124fd153b184712a3eced.jpeg"
    [23]=>
    string(37) "b01deddbd76531349f26ad1edfcb980b.jpeg"
    [24]=>
    string(37) "8c15dc8d0610a9db0cddfa8593f715b1.jpeg"
    [25]=>
    string(37) "53448e800998e53c6a37e571d255a729.jpeg"
    [26]=>
    string(37) "210300b66933fbea877c3a7bdd3b4f5c.jpeg"
    [27]=>
    string(37) "3e685e5920529fc2e65ebe2b7f0886b6.jpeg"
    [28]=>
    string(37) "53f2f0a1c37db52dafadbefa5005854d.jpeg"
    [29]=>
    string(37) "ec993ee1c5eb559469e21a2b6dbf5cf1.jpeg"
    [30]=>
    string(37) "96fe9f99abec2f083696ebbc5b18d0a7.jpeg"
    [31]=>
    string(37) "8d36d36ef46ef7b52b860c4b7fff5d66.jpeg"
    [32]=>
    string(37) "5279560ebfb127cc059c2a7224147f6b.jpeg"
    [33]=>
    string(37) "df7c949052c11fa61dc785958c152e05.jpeg"
    [34]=>
    string(37) "7baac61540f1896f6ba9fabeda2d3026.jpeg"
    [35]=>
    string(37) "075ff9527d0e1869304d478cabc0b7ed.jpeg"
    [36]=>
    string(37) "0378235f201985a7718f208dc3736d2e.jpeg"
    [37]=>
    string(37) "649434bb6e2179d083feac304c388c30.jpeg"
    [38]=>
    string(37) "c00491e54f1731e6825b6e748fc6fdf8.jpeg"
    [39]=>
    string(36) "604ef078ad39ad648e550649a1fbce67.png"
    [40]=>
    string(37) "f99f8b4e2084eed08c55af248704d6f0.jpeg"
    [41]=>
    string(37) "7ccf69cac215808b29b14d5562e7c2f3.jpeg"
    [42]=>
    string(37) "7eba3678c21ff1a36daadb7d1a135897.jpeg"
    [43]=>
    string(37) "c8caca2df6c6185cdd6915e80b029dc4.jpeg"
    [44]=>
    string(37) "5ddff96cc7841ea322ce049e1d3bbaf1.jpeg"
    [45]=>
    string(37) "670a3501f0fbece9599485f86bea725d.jpeg"
    [46]=>
    string(37) "63a2d1fd231e7124e6b28190b0364701.jpeg"
    [47]=>
    string(37) "e34b5509878cf448293bf54309b739e7.jpeg"
    [48]=>
    string(37) "de689a7b14a7f4fbbc6adafcbdd2aa86.jpeg"
  }
}

Несложным языком про понятие кота Шредингера

В 1935 году, ярым противником только что возникшей квантовой механики, Эриком Шрёдингером была опубликована статья, предполагавшая обличить и доказать несостоятельность новой ветки развития физики.

Суть статьи заключается в проведении мысленного эксперимента:

  1. В совершенно герметичном ящике размещается живой кот.
  2. Рядом с котом помещается счётчик Гейгера, в котором располагается один радиоактивный атом.
  3. Напрямую к счётчику Гейгера присоединяется колба наполненная кислотой.
  4. Возможный распад радиоактивного атома приведёт в действие счётчик Гейгера, который, в свою очередь, разобьёт колбу и вылившаяся из неё кислота убьёт кота.
  5. Останется ли живым кот или же умрёт, если будет находиться вместе с такими неудобными соседями?
  6. Для эксперимента выделяется один час. 

Ответ, на данный вопрос и был призван доказать несостоятельность квантовой теории, в основе которой лежит суперпозиция: закон парадокса — все микрочастицы нашего мира всегда одномоментно находятся в двух состояниях, до тех пор, пока за ними не начинают наблюдать.

То есть, находясь в замкнутом пространстве (квантовая теория), наш кот, как и его непредсказуемый сосед — атом, синхронно присутствуют в двух состояниях:

  1. Живой, и в то же время мёртвый кот.
  2. Распавшийся, и в то же время не распавшийся атом.

Что, согласно классической физики, является совершеннейшим абсурдом. Невозможно одномоментное существование таких, взаимоисключающих, вещей.

И это правильно, но только с точки зрения макромира. Тогда как в микромире действуют совершенно другие законы, и потому Шрёдингер ошибался, применяя законы макромира к отношениям внутри микромира. Не понимая, что целенаправленное наблюдение за происходящими неопределённостями микромира,  устраняют последние.

Это и удалось доказать американскому физику из  университета штата Арканзас, Арту Хобсону (Art Hobson). Согласно его теории, если соединить микросистему (радиоактивный атом) с макросистемой (счётчиком Гейгера), последняя обязательно проникнется состоянием квантовой запутанности первой и перейдёт в суперпозицию. А, так как мы не можем произвести непосредственное наблюдение этого явления, оно для нас станет неприемлемым (что и доказывал Шрёдингер).

Итак, мы выяснили, что атом и счётчик радиации находятся в одной суперпозиции. Тогда кем или чем, для этой системы, можно назвать кота? Если рассуждать логически, кот, в этом случае, становится указателем состояния радиоактивного ядра (попросту — индикатором):

  1. Кот — живой, ядро не распалось.
  2. Кот — мёртвый, ядро распалось.

Однако, надо учесть и тот факт, что кот также является частью единой системы, так как тоже находится внутри ящика. Поэтому, согласно теории кванта, кот находится в, так называемой, не локальной связи с атомом, т.е. в запутанном состоянии, а значит в суперпозиции микромира.

Отсюда следует, что, при внезапном изменении одного из объектов системы, тоже произойдёт и с другим объектом, как бы далеко друг от друга они не находились. Мгновенная смена состояния обоих объектов, доказывает, что мы имеем дело с единой системой, просто разделённой пространством на две части.

И все-таки, именно благодаря мысленному эксперименту Шрёдингера, был сконструирован математический прибор описывающий суперпозиции микромира. Эти знания нашли широкое применение в криптографии и компьютерных технологиях.

Напоследок хотелось бы отметить неиссякаемую любовь к таинственному парадоксу «кота Шрёдингера» со стороны всевозможных писателей и кинематографа. Вот только несколько примеров:

  1. Магический устройство, под названием, «Кот Шрёдингера», в романе Лукьяненко «Последний Дозор».
  2. В детективном романе Дугласа Адамса «Детективное агентство Дирка Джентли», идёт живое обсуждение проблемы кота Шрёдингера.
  3. В романе Р. Э. Хайнлайна «Кот, проходящий сквозь стены», главный герой, кот, почти постоянно находится одномоментно в двух состояниях.
  4. Знаменитый чеширский кот Льюиса Кэрролла в романе «Алисы в стране чудес», любит, одномоментно появляться сразу в нескольких местах.
  5. В романе «451 градус по Фаренгейту» Рэй Брэдбери поднимает вопрос о коте Шрёдингера, в образе живого — мёртвого механического пса.
  6. В романе «Маг-целитель» Кристофер Сташеф весьма своеобразно описывает своё видение кота Шрёдингера.

И ещё много других фееричных, совершенно невозможных представлений о таком загадочном мысленном эксперименте.

В чем суть эксперимента?

Фото: CC

В работе исследовали явление квантовой суперпозиции — нахождения элементарных частиц в нескольких состояниях одновременно. Определить состояние этих частиц мы можем только после их измерения. В первой половине прошлого века один из основателей квантовой механики Эрвин Шредингер предложил мысленный эксперимент, который объясняет квантовую суперпозицию.

Суть эксперимента в следующем: в коробке с условным котом находится атом радиоактивного элемента и колба с кислотой, которая разобьется после того как радиоактивный элемент распадется. Если колба разобьется — кот умрет, но мы не знаем наверняка, распадется ли атом радиоактивного элемента, и никто, включая кота, не может на это повлиять. Следовательно, кот и жив, и мертв одновременно, что и называется квантовой суперпозицией.

Определить точное состояние кота мы сможем только после того, как откроем коробку и, таким образом, состояние кота Шредингера в квантовом мире определяет именно факт нашего наблюдения. Главная проблема квантовой суперпозиции в том, что частицы ведут себя непредсказуемо, и мы никак не можем на них повлиять ни до измерения, ни после.

В прошлом месяце профессор физики Хольгер Хофманн из Университета Хиросимы и его студент Картик Патекар из Индийского технологического института Бомбея опубликовали исследование, согласно которому мы все же можемзаглянуть в коробку с котом Шредингера, не убивая его».

Ученые провели собственный мысленный эксперимент с помощью которого якобы можно измерить квантовую систему, не нарушая при этом ее суперпозицию. Оказывается, истину нужно искать не в самом измерении квантовой системы, а в методах анализа данных, полученных при ее измерении.

С помощью математических вычислений физики смоделировали условную ситуацию: закрытую коробку с котом Шредингера нужно сфотографировать с помощью камеры, которая установлена снаружи коробки, и при этом может заснять сквозь коробку самого кота.


Фото: Holger F. Hofmann, Emma Buchet/Hiroshima University

После создания такого фото в камере будет храниться два типа информации: первый о том, как изменилось состояние суперпозиции кота(ученые называют это квантовой меткой) и второй о том, является ли кот живым или мертвым.

Идея заключается в том, что такое фото оказывается в запутанном состоянии вместе с квантовой системой, и то, как мы извлечем информацию из него — напрямую повлияет на судьбу кота. В данном случае мы можем простопроявить» фото в темной комнате и определить, жив он или мертв, или же мы можем восстановить на размытом фото квантовую метку с помощью компьютера и вернуть кота в состояние неопределенности между жизнью и смертью.

Хофманн и Патекар взяли за основу своей математической модели способность фотонов входить в запутанное состояние вместе с квантовой системой. То есть, вместо того, чтобы определить состояние частицы(кота) посредством ее измерения, т. е. прямого влияния света(фотонов) на нее, мы используем условную камеру, которая фотографирует кота сквозь коробку.

Запечатленные фотоны на изображении оказываются запутанными с квантовой системой, что сохраняет оба типа информации — о том, как изменилась суперпозиция и о реальном состоянии кота. Считывая данные из этого изображения тем или иным образом мы можем оживить/убить кота или восстановить его суперпозицию.

Расчеты физиков показали, чточем больше наблюдатель знает о состоянии кота — тем больше вероятность, что он уже безвозвратно изменил его».

«Обычно мы ищем что-то, смотря на это. Но, в этом случае, наш взгляд изменяет объект, это проблема квантовой механики. Мы можем использовать сложные математические выражения, чтобы описать это, но как мы можем быть уверены, что математика описывает то, что действительно существует?» — говорит Хольгер Хофманн.

Так что же может суперпозировать?

Ни в одном учебнике по квантовой механике, с которыми я знакомился, я не нашел критерия возможности суперпозиции

Критерий Фейнмана

Под путем понимается движение не только в обычном пространствесуперпозировать могут только физически неразличимые траектории

Сомнения

Что считать под системой в принципе суперпозиции? Если мы рассматриваем состояния с разным значением импульса электрона, то это, несомненно, разные состояния одной системы, называемой электрон. Если мы рассматриваем разные энергетические состояния атома водорода, то это также одна система — атом водорода. Но вот Гейзенберг предложил рассматривать протон и нейтрон как разные состояния нуклона. Тогда, что возможна суперпозиция протона и нейтрона? Но тогда почему невозможно суперпозиция электрона и позитрона? Говорят, что это противоречит закону сохранения электрического заряда. Тогда почему суперпозиция разных энергетических состояний не противоречит закону сохранения энергии? Энергию уносит фотон? Тогда и заряд может уносить рождающаяся частица. Можно объявить честно (Кемпфер, Липкин), что суперпозиций с разными электрическими зарядами не наблюдалось в природе, хотя такая суперпозиция не противоречит никаким законам.
О физической различимости траекторий системы. Что служит метками различимости? Точки пространства? – Нет. Точки времени? Заряды: масса, электрический, лептонный, барионый? Спин? Только внутренние характеристики? Фейнман говорит, что это отметки во внешней среде, которые можно обнаружить. При рассеянии нейтронов на кристалле нейтрон с перевернутым спином оставляет метку в кристалле – ядро с перевернутым спином. Любое неупругое рассеяние оставляет метку (энергетическую, спиновую…) в рассеивающей среде, а упругое нет. Значит при прохождении через щели интерферируют фотоны только упругого рассеяния.
В отношении различимости можно сказать еще вот что. Наше знание неточно, и то, что сегодня считается физически неразличимым, завтра может оказаться различимым. Так произошло с понятиями правый, левый. Если считать правое и левое чисто условностями, то эта условность не должна входить в фундаментальные формулы. Но вот оказалось, что для слабого взаимодействия понятия “правый”, “левый” отнюдь не условность: правое и левое состояния различаются слабыми взаимодействиями. И в лагранжиан слабого взаимодействии включили отдельно “правые” и “левые” члены. Т.е. не ответив на вопрос «почему правое отличается от левого?», тем не менее, успешно ответили на вопрос “как это происходит?” Это, впрочем, не ново. Еще Ньютон, на упреки в том, что он не объяснил природу тяготения, а просто привел формулу закона тяготения ответил примерно так, что да, я не знаю природы тяготения и не выдвигаю на этот счет никаких гипотез, зато я знаю, как описывается закон тяготения и это уже кое-что. Подобный подход вылился в некую философию: некоторые физики прямо заявляют, что дело физики выяснить “как?”, а не “почему?”. Ну, в самом деле, что ответить на вопрос «Почему справедливы уравнения Максвелла?”. Этого никто не знает.
Аналогично с ситуацией “правое-левое” произошло и в случае каонов. Казалось бы, есть два совершенно различимых типа каонов. Один распадается на два мезона. А второй на три. Но Гелл-Манн и Пайс предположили, что мы имеем дело с распадом одной частицы. А две моды распада возникают из-за того, что эта исходная частица представляет собой суперпозицию двух других типов каонов.
Все это так. Но, сомнительно, что когда-нибудь живой и мертвый кот объединятся в одну систему и различие между живым и мертвым станет эфемерным.

Происхождение

Австрийский физик-теоретик Эрвин Шрёдингер в 1935 году в статье “Текущая ситуация в квантовой механике” (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik) в издании Naturwissenschaften предложил эксперимент с котом в коробке.

Берем кота и помещаем в коробку. В коробке находится атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Вероятность распада ядра – 50%, если он состоится, емкость с газом откроется и кот умрет. Если распад не происходит – кот жив. Согласно основам квантовой механики, до того, как мы откроем коробку, кот находится в состоянии квантовой суперпозиции – то есть во всех состояниях одновременно.

Получается, что в системе “кот-ядро” кот может быть жив или мертв с одинаковой вероятностью в 50%. Или же он одновременно и жив, и мертв.

Популярность в интернете

Впервые в интернете вопрос с котом Шрёдингера обсуждали в мае 1990 года на форуме Usenet’s sci.physics. 9 августа 2000 года на форуме вопросов-ответов Straight Dope опубликовали поэму, посвященную коту Шрёдингера.

В августе 2004 года онлайн-магазин ThinkGeek начал продавать футболки с надписью “Кот Шрёдингера умер”.

4 января 2006 года в серии комиксов Xkcd вышел комикс Шредингера.

” – Последняя панель этого комикса смешная и несмешная одновременно. Пока ты не прочтешь его, нельзя сказать, каким он окажется в конце.

– Чёрт”

2 июня 2007 года на сайте I Can Has Cheezburger опубликовали картинку кота в коробке с подписью: “В твоей квантовой коробке…один кот…возможно”.

1 июня 2008 года на Reddit выложили картинку в стиле древних объявлений о поиске преступников: “Разыскивается кот Шрёдингера. Живой или мертвый. В последний раз его видели перед тем, как закрылась коробка”.

23 июня 2010 года комикс “Сексуальная кошка Шрёдингера” опубликовал сайт .

19 августа 2010 года на YouTube появилась пародия на кота Шрёдингера с мемом Nyan Cat.

Венцом популярности кота Шрёдингера стал посвященный ему дудл Google, который появился 12 августа 2013 года – в день 126-летия Эрвина Шрёдингера.

Отсылки в популярной культуре

Значительную роль в популяризации кота Шрёдингера в массовой культуре сыграли фильмы, сериалы, книги и компьютерные игры, где упоминался этот эксперимент. Приведем лишь некоторые примеры.

В 16 серии шестого сезона “Футурамы” полицейские задерживают Шредингера и его кота.

Во второй серии первого сезона “Рик и Морти” главные герои встречаются с котами Шрёдингера в параллельной реальности.

https://youtube.com/watch?v=2PZYi7AvBJU

Шелдон Купер в “Теории большого взрыва” с помощью теории о коте Шрёдингера объяснял Пенни, как работают отношения между мужчинами и женщинами.

Значение

Кот Шрёдингера – не только интернет-мем, но и герой массовой культуры. Кот, который одновременно и жив, и мертв, символизирует некую двузначность. Про Шредингера вспоминают, когда что-то является одновременно смешным и нет, или когда что-то одновременно запрещено и разрешено. Например, светофор, у которого одновременно горит красный и зеленых сигнал – светофор Шрёдингера.

Галерея

Материал дополнен редакцией. Хочешь попасть в Мемфис? Регистрируйся на сайте и делись своими находками из интернета. Лучшие материалы попадут на главную страницу сайта.

Примеры суперпозиции

Каон как суперпозиция

Если мы имеем суперпозицию, то можно ли говорить, что система состоит из суперпозиционных составляющих? Белый свет состоит из радуги? Фотон состоит из бозонов? Что значит “состоит”? Можно функцию разложить в ряд Фурье по синусоидам, а можно разложить в ряд Фурье по полиномам Лежандра, по полиномам Чебышева и т.д. Так из чего она состоит? Всякая ли математическая суперпозиция осуществима физически? Саму синусоиду можно разложить в ряд Фурье по полиномам Лежандра. Значит, может существовать некий прибор, который разложит монохроматический свет по полиномам Лежандра. Значит можно говорить, что монохроматический свет состоит из “волн Лежандра”? Тогда можно ввести и понятие “фотон Лежандра”. И в каких-то ситуациях проще будет оперировать фотоном Лежандра, а не обычным синусоидальным фотоном. Можно представить себе радио на волнах Лежандра…
Похоже на то, что если мы обнаруживаем суперпозицию состояний, считавшихся ранее состояниям разных, несуперпозируемых систем, то эти состояния нужно считать состояниями, какой-то новой единой системы.

Выводы

  • Суперпозиция — дело принципа: есть или нет суперпозиция – это определяют законы природы. Интерференция – дело техники: если есть суперпозиция, то есть и интерференция. Другое дело обнаруживается ли она приборами – это зависит от быстроты реакции регистрационного прибора. Но необходимое условие интерференции – суперпозиция.
  • Никакой суперпозиции мертвого и живого нет. Это физически совершенно разные системы, а не состояния одной системы. Нет суперпозиции – нет интерференции. И значит кот Шредингера или жив или мертв без никакой суперпозиции этих состояний. Приготовить такую суперпозицию невозможно.
  • Никакой суперпозиции живого и живого нет. Живая система в разные моменты времени это физически разные системы, а будь получена точная копия живого для интерференции, то она тут же станет неточной из-за процессов жизнедеятельности.
Комментировать
0