Cine este pisica lui Schrodinger? Îl explicăm pentru oamenii de pisici

Pentru majoritatea dintre noi, spuneți cuvintele "teoria cuantică" sau "fizica" și ochii noștri imediat glazura peste sau creierul nostru doar tune afară. Teoria cuantică este un domeniu de studiu care examinează cele mai mici particule care alcătuiesc universul nostru: cum se comportă și cum pot fi măsurate. Este încă un domeniu relativ nou, începând doar cu seriozitate la începutul secolului al XX-lea. De ce ne interesează acest lucru? Deoarece, așa cum știm cu toții că pisicile guvernează Internetul, așa cum se dovedește, pisicile guvernează și intelectul.

Din moment ce fizicianul austriac Erwin Schrödinger și-a publicat experimentul de gândire în 1935, pisica lui Schrodinger a devenit unul dintre cele mai cunoscute și centrale concepte din fizică. Oamenii care nu cunosc primul lucru despre matematică sau știință au auzit probabil de pisica lui Schrodinger, la fel ca și echivalența energetică a lui Albert Einstein, E = mc2.

Ce este pisica lui Schrodinger? La nivelul său cel mai fundamental și fundamental, descrie următorul paradox: Există o pisică complet ipotetică într-o cutie - în orice moment dat, este posibil ca pisica să fie moartă și în viață în același timp?

Pisica lui Schrodinger pentru pisici

Înainte de a ne arunca în experimentul real de gândire și de a încerca să facem niște mecanisme cuantice pentru manechine - sau, mai degrabă, pentru o audiență generală - să încercăm să explicăm într-un mod care poate fi legat de orice proprietar de pisici. Să presupunem că aveți o pisică deosebit de înșelătoare, care are reputația că a bătut lucrurile de pe masa de bucătărie. Ați stat în pat prea mult în dimineața asta și a trebuit să vă grăbiți să ieșiți la muncă. Odată ce ajungi la birou, ți se pare că, după ce ai coborât un pahar de suc, ai lăsat-o chiar pe marginea tejghelei. Mintea ta este plină de măsuri de panică și demisie.

Sperați că pisica dvs. nu va bate paharul de pe tejghea, ci să ne confruntăm cu asta, este doar o chestiune de timp înainte ca vasul să prindă ochii pisicii, să-i ispitească labele jucăușilor și să fie spulberat pe toată suprafața bucătăriei. Vă gândiți la asta și vă faceți griji în tot timpul zilei. Uneori, îți închipui că paharul a scăpat de pisica - altfel, ești sigur că paharul a fost spart în jumătate de oră de la plecarea ta din casă. Lucrul este că nu veți ști niciodată până când nu ajungeți acasă, până când nu sunteți acolo pentru a mătură bucățile de sticlă.

Aceasta este în esență problema reprezentată de experimentul de gândire al lui Schrodinger. Știți că pisica ta este un ticălos, dar nu știi când pisica merge să acționezi ca un jig. În orice moment dat între timp, puteți să vă imaginați paharul de pe tejghea ca întreg și întrerupt.

Originile paradoxului pisicii lui Schrodinger

Una dintre teoriile predominante ale mecanicii cuantice este interpretarea de la Copenhaga. Dezvoltat în anii 1920, această linie de gândire susține că este posibil ca particulele subatomice dintr-un sistem închis să existe simultan în mai multe stări posibile simultan - un fenomen cunoscut sub denumirea de "suprapunere" - și că un răspuns stabilit sau definitiv este posibil numai atunci când lucrul este observată sau măsurată.

Experimentul de gândire al lui Erwin Schrodinger a fost conceput pentru a contesta această noțiune sau, cel puțin, pentru a sublinia neajunsurile sale. Atomii și fotonii sunt imprevizibili, totuși, dar dacă ar exista un element mai substanțial în joc, să zicem, o pisică?

Experimentul gândirii

Setarea pune cinci lucruri în joc, în decurs de o oră, într-o cutie de oțel sigilată. Există o pisică, o porțiune de material radioactiv, un contor Geiger, un ciocan și un recipient de cianură, un compus mortal. Contorul Geiger este pregătit să înregistreze orice decădere sau eliberare de energie a materialului radioactiv. Când contorul primește o lectură, ciocanul cade, rupe recipientul și ucide pisica.

Singurul element care poate afecta schimbarea este starea degradării materialului radioactiv. Natura problemei pentru fizicieni este că decăderea este aleatoare și greu de anticipat. Conform înțelegerilor contemporane, deoarece cantitatea de material radioactiv este atât de mică, trece o oră, în timpul căreia dispozitivul ar putea fi declanșat în orice moment. În timp ce cutia rămâne sigilată, nimeni nu poate ști în mod concludent dacă materialul sa deteriorat sau nu.

Dat fiind că starea materialului radioactiv este atât de imprevizibilă, se poate presupune că este în ambele state - întregi și decăzuți - imediat. Conform interpretării de la Copenhaga, dacă particulele cuantice pot fi în mod ipotetic în două stări simultan, pisica trebuie să fie atât viu, cât și moartă până când este observată.

Nu este ceea ce credea Schrodinger, desigur. Intenția sa în evidențierea acestui experiment de gândire a fost că, deși natura particulelor subatomice este aparent aleatoare, o pisică nu este o particulă subatomică. O pisică trebuie să fie fie viu, fie mort - nu poate fi atât o dată.

Nici o pisică nu este afectată în experimentele de gândire

În știință, există diferențe substanțiale între teorii și interpretări, cum ar fi interpretarea de la Copenhaga, pe care Schrodinger o lovise. Teoriile sunt lucruri care pot fi testate și dovedite cu un anumit grad de certitudine. Deoarece mecanica cuantică este atât de imprevizibilă și atât de nouă în anii 1930, cele mai bune informații disponibile erau presupuneri și predicții, nu experimente observabile și verificabile.

În ceea ce privește experimentul de gândire al lui Schrodinger, acesta este doar un experiment în gândire. Scopul unui experiment de gândire este de a gândi și de a examina o problemă dificilă și de a oferi o serie de argumente și interpretări potențiale. Nici o pisică nu a fost vreodată supusă scenariului absurd descris de Schrodinger, și nici nu a vrut vreodată să se construiască un astfel de sistem.

Este alarmant chiar să ne imaginăm că a pus o pisică într-o situație care seamănă cu una dintre torturile bizantine din A văzut horror-film franciza, și acesta este exact punctul. Pentru mintea lui Schrodinger, era la fel de implauzibil ca particulele subatomice să poată exista în două state, deoarece afirmase că o pisică este atât viu, cât și moartă simultan.

Moștenirea pisicii lui Schrodinger

Dacă un copac cade în pădure și nimeni nu este acolo să audă, face un sunet? Aceasta este o întrebare cunoscută aproape tuturor. Experimentele de gândire rezistă pentru că ne provoacă să ne imaginăm posibilități extreme. Pisica lui Schrodinger poate fi privită ca o prelungire a problemei copacilor. Fiecare presupune că un eveniment apare numai pentru că există o persoană care să o respecte sau să o prezinte.

Ca și experimentul nostru cu gândul mai devreme cu pisica și cu paharul de pe contorul de bucătărie, atât problema copacilor, cât și pisica lui Schrodinger ilustrează atât limitele cât de departe ne putem gândi singuri. Din fericire, știința și filosofia nu sunt singurele căi de explorare a limitelor cunoașterii umane sau feline.

Odată ce paradoxul de pisică al lui Schrodinger a intrat în imaginația populară, povestitorii au început să ia ideile de bază și să lucreze prin probleme ca și cele literare. De la Douglas Adams Dirk Gently, agenția de detectivi holistice la Neil Gaiman Americani, ficțiunea a folosit pisica lui Schrodinger ca punct de sărituri. Acesta a fost referit și descris în întreaga gamă de efort creativ, de la artă la cărți de benzi desenate la jocuri video.