Kas yra Schrödingerio katė?

„Schrödingerio katė“ yra viena iš tų frazių, kurios karts nuo karto nuskamba pokalbyje. Tačiau tiems, kurie niekada nebuvo fizikos studentai ar bent jau negirdėjo Sheldono paaiškinimo apie Didžiojo sprogimo teoriją, gali būti neaišku, ką tai reiškia. Trumpas atsakymas yra toks, kad Schrödingerio katė yra garsaus minties eksperimento, kurį pirmą kartą pasiūlė fizikas Erwinas Schrodingeris, pavadinimas. Ilgas atsakymas ir vienos iš svarbiausių fizikos diskusijų šaltinis kviečia įeiti į keistą kvantinės mechanikos sritį, kad galbūt persvarstytume savo prielaidas apie tikrovę.

Kas buvo Erwinas Schrödingeris?

Erwinas Schrödingeris gimė 1887 m. rugpjūčio 12 d. Vienoje, Austrijos-Vengrijos sostinėje. Erwino tėvas Rudolphas Schrödingeris buvo botanikas ir aliejinių audinių fabriko savininkas. Jo motina Georgine buvo Rudolfo chemijos profesoriaus dukra. Vienintelis vaikas Erwinas buvo auginamas kaip liuteronas ir iki 11 metų privačiai mokėsi namuose. Ervinas nuo pat mažens puikiai mokėsi kalbos, matematikos ir fizikos.

Schrödingerio išsilavinimas

Schrödingeris įstojo į Vienos universitetą ir studijavo fiziką. Jam didelę įtaką padarė kolegos fizikai Franzas Exneris, šios srities pradininkas, ir Fritzas Hasenohrlis, vėliau teorinės fizikos vadovas. Schrödingeris buvo apdovanotas daktaro laipsniu. 1910 m. buvo pašauktas ir 1914 m. išsiųstas į Italiją artilerijos karininku. Schrodingeriui pasisekė labiau nei jo kolegai ir globėjui Hasenohrliui, kuris 1915 m. žuvo nuo granatos. Išgyvenęs karą, jis ėjo dėstytojų pareigas keliuose universitetuose prieš vedant. Annemarie Bertel 1920 m.

Schrödingerio lygtis

1921 m. Schrödingeris tapo Ciuricho universiteto profesoriumi ir tapo aišku, kad jis turi naujų idėjų atominės fizikos srityje. Atsakydamas į teorijas, kad elektronų judėjimą atome galima apibūdinti kaip bangą, Schrödingeris pateikė reikiamą matematinį įrodymą savo 1926 m. bangų teorijos lygtimi. Teigiama, kad kūrybiškumo kibirkštis kilo per audringą romaną su senu Vienos gyventoju. draugė.

Kvantinės mechanikos gimimas

Schrödingerio lygtis pateikė patikimą atomų elgesio ir judėjimo aprašymą. Priskiriant jų judėjimą tikimybinei bangai, atomo padėtis ir būsena gali būti traktuojami statistiškai. Kol nebuvo atliktas tiesioginis matavimas, buvo teigiama, kad atomas buvo superpozicijos būsenoje. Remiantis Kopenhagos aiškinimu, tai reiškė, kad jis gali būti laikomas visose vietose vienu metu. Pagrindinis fizikų klausimas: ar bangų teorija buvo tik patogus matematinis įrankis, ar ji apibūdino ką nors fiziškai realaus? Kur iš tikrųjų buvo atomas?

Šepetys su Einšteinu ir naciais

1927 m. Schrödingeris su žmona persikėlė į Friedricho Vilhelmo universitetą Berlyne. Čia jis trynė alkūnes su Albertu Einšteinu. Ten tęsdamas svarbius ir novatoriškus tyrimus, jį vis labiau sunerimo Vokietijoje stiprėjanti antisemitinė atmosfera. Sekdamas Einšteino pavyzdžiu, 1937 m. jis paliko Vokietiją ir persikėlė į Angliją, užimdamas pareigas Oksforde. Netrukus po to, kai 1933 m. jam buvo įteikta Nobelio fizikos premija.

Šriodingerio katė

Nepaisant jo pagrindinio vaidmens kuriant bangų teoriją, Shrödinger niekada nebuvo patenkintas jos pasekmėmis. Kaip ir daugelis fizikų, jis negalėjo suderinti kvantinio neapibrėžtumo atominiame lygmenyje su mūsų kasdiene tikrovės patirtimi. Pasaulyje, kurį matome, žmonės ir objektai turi apibrėžtą vietą ir būseną, nesvarbu, ar mes juos stebime, ar ne. Siekdamas pabrėžti šį prieštaravimą, jis suformulavo minties eksperimentą, kuriame dalyvavo katė sandarioje dėžutėje, radioaktyvi medžiaga ir Geigerio skaitiklis, matuojantis medžiagos skilimą.

Per vieną valandą yra 50% tikimybė, kad radioaktyvioji medžiaga suirs ir išskirs vieną atomą. Jei taip atsitiktų, Geigerio skaitiklis jį aptiktų ir suaktyvintų relę, dėl kurios plaktukas sudaužytų rūgšties kolbą. Rūgštis būtų išleista į dėžę ir užmuštų katę. Klausimas buvo, ar katė gyva ar mirusi?

Šriodingerio katės paradoksas

Žvelgiant iš kvantinės mechaninės perspektyvos, sakoma, kad katė yra sudėjusios būsenos ir yra vienoda tikimybė būti mirusiam arba gyvam. Katės būklė nustatoma tik ją išmatuojant ar stebint. Tai atrodė absurdiška, rašė Schrödingeris, nes katė tikrai turi būti viena ar kita, nesvarbu, ar stebėtojas nuspręs pažvelgti, ar ne. Tačiau atomai atrodė būtent taip. Susiedamas katės likimą su atominių branduolių svyravimais, Shrödinger parodė pagrindinę Kopenhagos kvantinės mechanikos interpretacijos problemą.

geriausias Chucko Norriso pokštas

Nerimas ir apgailestavimas

Nereikia nė sakyti, kad paklaustas, ką jis mano apie Kopenhagos savo bangų teorijos interpretaciją, Shrödingeris atsakė: „Man tai nepatinka ir atsiprašau, kad kada nors turėjau su tuo ką nors bendra“. Schrodingeris ilgus metus ginčijosi su savo amžininkais dėl savo eksperimento prasmės.

Ar Schrödingeris iš tikrųjų kada nors turėjo katę?

Populiarus gandas, kad kažkuriuo XX amžiaus trečiojo dešimtmečio metu Schrödingeris savo namuose Oksforde galėjo turėti katę, vardu Miltonas. Laimei, nepaisant to, kad jis įkvėpė savo savininką, nėra įrodymų, kad SchrsalaDingerio katė kada nors buvo įdėta į dėžę su rūgšties kolba.

Palikimas

Schrödingeris mirė 1961 m. sausio 4 d. tame pačiame mieste, kuriame ir gimė, Vienoje. Iki jo mirties tiek jis, tiek jo teorinis katinas paliko neišdildomą pėdsaką kvantinės mechanikos moksle. Nors daugelis puikių protų prisidėjo prie bangų teorijos ir neapibrėžtumo sampratos kūrimo, tik vienas bus amžinai žinomas kaip kvantinės mechanikos tėvas – Erwinas Schrödingeris.