Šrēdingera kaķis

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search
Šrēdingera kaķis: kastē atrodas kaķis, indes ampula un radioaktīva viela. Kad monitors, piemēram, Geigera skaitītājs, konstatē radioaktivitāti, indes ampula tiek sadauzīta, un kaķis iet bojā.

Šrēdingera kaķis ir Austrijas fiziķa Ervīna Šrēdingera 1935. gadā izstrādātais domu eksperiments, ko dažkārt raksturo kā paradoksu.[1] Tas ilustrē viņa skatījumu uz kvantu mehānikas pielietojuma vienkāršiem objektiem Kopenhāgenas interpretācijas problēmu. Šajā eksperimentā kaķis vienlaikus var būt gan dzīvs, gan miris[2][3][4][5][6][7][8], šāds stāvoklis pazīstams kā kvantu superpozīcija, kas saistīta ar izlases veida subatomāru notikumu, kas vai nu var, vai nevar notikt. Šis domu eksperiments bieži vien tiek atspoguļots arī teorētiskās diskusijās par kvantu mehānikas interpretāciju. Eksperimenta izstrādes laikā Šrēdingers radīja terminu kvantu sapinums (Quantum entanglement, Verschränkung, kвантовая запутанность).[9]

Izcelsme un motivācija[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Šo domu eksperimentu Šrēdingers veltīja kā diskusiju sakarā ar EPR rakstu (tā nosaukts pēc tā autoru — Einšteina, Borisa Podoļska un Rozena uzvārdu pirmajiem burtiem).[10] EPR rakstā tika uzsvērta kvantu superpozīcijas dīvainā daba, kurā var būt tāda kvantu sistēma kā atoms vai fotons, pastāvošs kā dažādu iespējamu stāvokļu kombinācija, kas atbilst dažādiem iespējamiem iznākumiem. Dominējošā teorija, saukta par Kopenhāgenas teoriju, apgalvoja, ka kvantu sistēma paliek superpozīcijā tik ilgi, līdz tā iedarbojas ar ārējo pasauli. Kad tas notiek, superpozīcija sabrūk, veidojot vienu vai otru iespējamo noteikto stāvokli. EPR eksperiments parādīja, ka sistēma ar vairākām daļiņām, starp kurām ir lieli attālumi, varētu būt šādā superpozīcijā.

Šrēdingers aprakstīja, kā principā varētu radīt superpozīciju liela mēroga sistēmā, padarot to atkarīgu no superpozīcijā esošas kvantu daļiņas. Viņš ierosināja scenāriju ar kaķi slēgtā kamerā, kur kaķa dzīvība vai nāve atkarīga no radioaktīvas vielas atoma. Saskaņā ar Šrēdingera teikto, Kopenhāgenas interpretācija nozīmē, ka kaķis vienlaikus ir gan dzīvs, gan miris, līdz stāvoklis tiek novērots. Protams, Šrēdingera mērķis nebija popularizēt dzīvus vai mirušus kaķus. Gluži pretēji, viņš šo piemēru izmantoja, lai ilustrētu absurdo viedokli par kvantu mehāniku.[1] Taču kopš Šrēdingera fiziķi veidojuši dažādas kvantu mehānikas interpretācijas, dažas no kurām "dzīvu un mirušu" kaķu superpozīciju uzskata par diezgan reālu.[8][5] Paredzēts kā Kopenhāgenas interpretācijas kritika, šis Šrēdingera domu eksperiments joprojām ir nozīmīgs kritērijs mūsdienu kvantu mehānikas interpretācijām. Fiziķi bieži aplūko, kā katra interpretācija attiecināma uz Šrēdingera kaķi, ilustrējot un salīdzinot katras interpretācijas īpašās iezīmes, stiprās un vājās puses.

Domu eksperiments[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Šrēdingers rakstīja:[1][11]

Varētu pat izdomāt diezgan smieklīgu gadījumu. Kaķis ir ieslodzīts tērauda kamerā kopā ar šādu ierīci (kas jānodrošina pret tiešu kaķa iejaukšanos): Geigera skaitītājā ir nedaudz radioaktīvas vielas, tik maz, ka varbūt stundas laikā var sabrukt viens no tās atomiem, bet ar tādu pašu varbūtību arī nesabrukt; ja tas notiek, skaitītāja caurule izlādējas un ar releja palīdzību atbrīvo āmuru, kas sadauza mazu zilskābes ampulu. Atstājot šo sistēmu mierā uz stundu, varētu teikt, ka kaķis joprojām ir dzīvs, ja tai laikā neviens atoms nav sadalījies. Pirmā atoma sadalīšanās to nonāvētu. Sistēmas psi funkcija izpaustos tādējādi, ka mums būtu dzīvs un miris kaķis (piedodiet par izteiksmi) sajaukts vai izšļakstīts vienādās daļās.

Eksperimenta interpretācijas[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kopš Šrēdingera laika ir ierosinātas vēl citas kvantu mehānikas interpretācijas, kas sniedz dažādas atbildes uz jautājumiem, cik ilgi tiek saglabātas superpozīcijas un vai tās sabrūk. Interesanta ir Hjū Evereta 1957. gadā formulētā "daudzu pasauļu" interpretācija, kad pēc kastes atvēršanas rodas novērotājs, kas skatās uz kasti ar dzīvu kaķi un novērotājs, kas skatās uz kasti ar mirušu kaķi.

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. 1,0 1,1 1,2 Schrödinger, Erwin (November 1935). "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)". Naturwissenschaften 23 (48): 807–812. doi:10.1007/BF01491891.
  2. Gary Moring. The Complete Idiot's Guide to Theories of the Universe. Penguin, 2001. 192–193. lpp. ISBN 1440695725.
  3. John Gribbin. In Search of Schrodinger's Cat: Quantum Physics And Reality. Random House Publishing Group, 2011. 234. lpp. ISBN 0307790444. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-17.
  4. George Greenstein, Arthur Zajonc. The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics. Jones & Bartlett Learning, 2006. 186. lpp. ISBN 076372470X. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-18.
  5. 5,0 5,1 Philip Tetlow. Understanding Information and Computation: From Einstein to Web Science. Gower Publishing, Ltd., 2012. 321. lpp. ISBN 1409440400. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-19.
  6. Nick Herbert. Quantum Reality: Beyond the New Physics. Knopf Doubleday Publishing Group, 2011. 150. lpp. ISBN 030780674X. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-18.
  7. John M. Charap. Explaining The Universe. Universities Press, 2002. 99. lpp. ISBN 8173714673. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-18.
  8. 8,0 8,1 J. C. Polkinghorne. The Quantum World. Princeton University Press, 1985. 67. lpp. ISBN 0691023883. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015-05-19.
  9. «Vjačeslavs Kaščejevs: Kvantu fizika bez mistikas». www.slideshare.net (angļu). Skatīts: 2018-07-08.
  10. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Phys. Rev. 47, 777 (1935)
  11. Trimmer, John D. (1980). "The Present Situation in Quantum Mechanics: A Translation of Schrödinger's "Cat Paradox" Paper". Proceedings of the American Philosophical Society 124 (5): 323–338. Reproduced with some inaccuracies here: Schroedinger: "The Present Situation in Quantum Mechanics." 5. Are the Variables Really Blurred?

Ārējās saites[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]