Kot zamknięty w pudełku zawierającym trujący i radioaktywny gaz uwalniający: przeżyje, czy umrze? Zapewniamy, że żadnych makabrycznych eksperymentów, tylko mentalne. Mówimy o słynnym paradoksie kota Schrödingera, wymyślonym w 1935 roku przez Erwina Schrödingera, w celu zilustrowania, w jaki sposób mechanika kwantowa jest w stanie zapewnić paradoksalne wyniki, jeśli zostanie zastosowana do makroskopowego układu fizycznego.
Zobaczmy, co mówi austriacki naukowiec, laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1933 r. W praktyce, aby zilustrować mechanikę kwantową, zaprasza on do przeprowadzenia ciekawego eksperymentu myślowego, którego bohaterami są kot i pudełko. Wyjaśniamy to bardzo prosto, mimo że paradoks Schrödingera został wówczas sformułowany w celu uwydatnienia słabości tak zwanej kopenhaskiej interpretacji teorii kwantowej.
W pudełku znajduje się kot, w którym z kolei znajduje się mechanizm, który po naciśnięciu może wyemitować trujący gaz. Oczywiście kot może ingerować w mechanizm lub nie: możliwości jest dokładnie 50 i 50.
Zdaniem naukowca przed otwarciem pudełka nie można stwierdzić, czy kot żyje, czy nie żyje, czy ingerował w mechanizm, czy nie, więc automatycznie znajduje się w symbolicznym, nieokreślonym stanie, w którym żyje i jest martwy.
Sytuację można rozwiązać jedynie poprzez otwarcie pudełka i zrozumienie superpozycji stanów. Najwyraźniej w taki czy inny sposób, ponieważ paradoksalnie życie kota leży w naszych rękach. Właśnie takie jest założenie leżące u podstaw paradoksu Schrödingera, ale aby go zrozumieć, musimy zostawić kota i udać się do świata cząstek, z których zbudowane są atomy, czyli elektronów i protonów, które można znaleźć jednocześnie w różnych stanach.
Jeśli więc porównamy kota do atomów, to może być jednocześnie żywy lub martwy. Pozorny paradoks wynika z tego, że w mechanice kwantowej nie jest możliwe klasyczne opisanie obiektów i używa się reprezentacji probabilistycznej: aby pokazać, że cząstkę można umieścić w różnych pozycjach, na przykład opisuje się ją tak, jakby była jednocześnie we wszystkich pozycjach, jakie może przyjąć.
Każdej możliwej pozycji odpowiada prawdopodobieństwo, że obserwując cząstkę, znajduje się ona w tej pozycji. Jednak operacja obserwacji nieodwracalnie modyfikuje system, ponieważ cząstka raz zaobserwowana w jakiejś pozycji ostatecznie przyjmuje tę pozycję (tj. Ma prawdopodobieństwo 1, że tam się znajduje) i dlatego nie jest już w „superpozycji stanów”.
O paradoksie wspomniał w tych dniach także Elon Musk :
Gry renderują tylko to, na co patrzysz, gdy na nie patrzysz, ponieważ w przeciwnym razie obciążenie obliczeniowe byłoby niemożliwie wysokie. Dopóki nie zostanie zaobserwowane, obiekty są funkcją prawdopodobieństwa, czyli mechaniką kwantową. https://t.co/LbI7dRNM9f
- Elon Musk (@elonmusk) 12 grudnia 2021 r
W praktyce eksperyment zrealizowałby jedną z podstawowych zasad fizyki kwantowej: bez pomiaru mogą istnieć bardziej współczesne rzeczywistości. Innymi słowy „dopóki nie zobaczę, że wszystko istnieje”. Z technicznego punktu widzenia mówi się, że istnieje „ superpozycja ”, czyli współistnienie kilku państw.
Zdjęcie
