Кошка в коробке мертва или жива загадка
Обновлено: 22.11.2024
Увлекаюсь медициной и наукой. Коллекционирую комиксы, и монеты со всего мира.
В реальности мы помещаем мысленно живого кота в коробку. Когда мы закрываем коробку он тоже 100 пудов ещё жив, но как только мы начинаем эксперимент, где доля срабатывания яда ровна 50%, тут мы уже не можем сказать наверняка в каком состоянии кот. Этим экспериментом Эрвин Шрёдингер хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от. Читать далее
Следующая загадка
На первый взгляд, некоторые логические головоломки могут показаться странными, и даже слишком глупыми, чтобы пытаться их решить.
Итак, читаем условие. Кошка прячется в одной из пяти коробок. Они пронумерованы от 1 до 5 и установлены по порядку. Каждую ночь хитрая маленькая кошка прячется в соседней коробке, строго обязательно граничащей с той, в которой она находилась в течение дня. Каждое утро вы можете открыть лишь одну коробку, чтобы увидеть, есть ли там кошка.
Можете ли вы с уверенностью сказать, что найдете кошку? Что можно сделать, чтобы наверняка победить?
А теперь само решение.
Сначала рассмотрим случай, когда кошка прячется в коробке с четным номером, то есть в коробке № 2 или коробке № 4.
В первый день проверяем коробку № 2. Если кошка там, прекрасно, нам досталась легкая победа. В противном случае, она должна непременно находиться в коробке №4, поскольку мы условились, что номер должен быть четным. Таким образом, на следующий день она может переместиться либо в коробку № 3, либо в коробку № 5.
На второй день открываем коробку № 3. Если кошка там, мы победили. В противном случае, она могла переместиться в коробку № 5, а стало быть, завтра у нее нет никаких вариантов, кроме того, чтобы спрятаться в коробке № 4. Итак, на третий день проверяем коробку № 4 и там мы обязательно найдем кошку.
Теперь рассмотрим случай, когда кошка в первый день прячется в нечетной коробке, то есть № 1, № 3 или № 5. Следуя той же стратегии, до четвертого дня кошка будет в одной из коробок № 2 или № 4, и вот почему.
В первый день кошка находится в коробке № 1, № 3 или № 5. Во второй день она может оказаться либо в коробке № 2, либо в коробке № 4. На третий день она снова переместится в нечетную коробку. Таким образом, на четвертый день, кошка наверняка снова будет либо во второй, либо в четвертой коробке.
Эта ситуация полностью совпадает с предыдущим случаем. Мы можем следовать той же стратегии. Проверим коробку № 2, и если не найдем кошку, значит она в коробке № 4. На следующий день проверим коробку № 3, и если снова не обнаружим кошку, на третий день наверняка найдем ее в коробке № 4.
В чем суть эксперимента?
Шредингер мысленно помещает живого кота в стальную камеру вместе с молотом, флаконом синильной кислоты и очень небольшим количеством радиоактивного вещества. Если хотя бы один атом радиоактивного вещества распадется в течение испытательного периода, механизм реле спустит молот. А вот тот уже перевернет флакон с ядовитым газом и заставит кота умереть.
Следующая загадка
Наверняка многие сталкивались с этой загадочной формулировкой. А большинство до конца не могли понять, в чем суть дела. Кот Шредингера – это эксперимент, который назван по фамилии создателя, австрийского физика и одного из основоположника квантовой механики. В нашем материале мы просто и кратко рассказываем про смысл эксперимента. Для чего он был нужен?
Эрвин Шредингер – известный физик-теоретик. В 1935 году он решил провести виртуальный эксперимент с котом. Все это, чтобы доказать, что копенгагенская интерпретация суперпозиции (смешения двух состояний) не совсем верна в отношении к квантовой теории.
Следующая загадка
«Кот Шредингера» – так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.
Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. Вот цитата:
Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое , что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.
Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях. Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.
- Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив-здоров.
- Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
- Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот—ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
- Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот—детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.
Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».
Суть человеческим языком: эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента — показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся (Википедия).
Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни. Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик. А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.
Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.
Американский физик Арт Хобсон (Art Hobson) из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.
Кот Шрёдингера больше не живой и мёртвый одновременно. Он мёртв, если произойдёт распад, и жив, если распад так и не случится.
Добавим, что похожие варианты решения этого парадокса были предложены ещё тремя группами учёных за последние тридцать лет, однако они не были восприняты всерьёз и так и остались незамеченными в широких научных кругах. Хобсонотмечает, что решение парадоксов квантовой механики, хотя бы теоретические, совершенно необходимы для её глубинного понимания.
Подробнее о работе физика можно почитать в его статье, которая была опубликована в журнале Physical Review A.
Как правило, физики объясняют феномен того, что суперпозиция возможна в мире частиц, но невозможна с котами или другими макрообъектами, помехами от окружающей среды. Когда квантовый объект проходит сквозь поле или взаимодействует со случайными частицами, он тут же принимает всего одно состояние — как если бы его измерили. Именно так и разрушается суперпозиция, как полагали учёные.
Но даже если каким-либо образом стало возможным изолировать макрообъект, находящийся в состоянии суперпозиции, от взаимодействий с другими частицами и полями, то он всё равно рано или поздно принял бы одно-единственное состояние. По крайней мере, это верно для процессов, протекающих на поверхности Земли.
Эйнштейновская общая теория относительности гласит, что чрезвычайно массивный объект будет искривлять вблизи себя пространство-время. Рассматривая ситуацию на более мелком уровне, можно сказать, что для молекулы, помещённой у поверхности Земли, время будет идти несколько медленнее, чем для той, что находится на орбите нашей планеты.
Этот эффект пока что никто не наблюдал, поскольку другие источники декогеренции, такие как магнитные поля, тепловое излучение и вибрации, как правило, гораздо сильнее, и вызывают разрушение квантовых систем задолго до того, как это сделает гравитация. Но экспериментаторы стремятся проверить высказанную гипотезу.
Subscribe to Telegram channel masterokPosts from This Journal by “Наука” Tag
А помните, как многие исследователи прошлого тратили годы жизни на поиск «философского камня» — способа превратить обычный…
Учёные из Франции объяснили феномен «байкальского дзена», когда камни оказываются на тонкой подставке изо льда. Причиной явления…
Те, кто мало знаком с биологией, генетикой интересуются, как клетки организма «понимают», что одни должны стать волосами, другие…
промо masterok january 2, 2018 12:00 51Информация об этом журнале
- Цена размещения 200 жетонов
- Социальный капитал 35 182
- В друзьях у 2 500+
- Длительность 4 часа
- Минимальная ставка 200 жетонов
Понял: в зависимости какими частями тела ты трогаешь предмет температурой 36,6 - он будет теплым или холодным.
Edited at 2015-06-24 02:12 pm (UTC)
"Стабильности нет" (с) Когда уже наконец-то создадут единую теории всего, чтобы оставить кота в покое? Уже: Сферический конь в вакууме.Или вот: Так есть хочется, что выпить нечего.
Чёт анекдот старый напомнило:
Встретились два инженера - один с Тойоты, другой с Ваза и обсуждают проверку авто на герметичность. Японяк говорит:
- Вот мы, для проверки, на ночь закрываем в авто кота. Если к утру задохся - герметичность норм. А вы как?
- Ну. мы тоже кота закрываем. И если он до утра не съебался, то порядок.
Или вот: Так есть хочется, что выпить нечего. (Anonymous) Ох уж эти физики. Такого понапридумают, а ты потом тут сиди, изучай. Одно радует - в физике тоже котики рулят) (Anonymous) Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
*******
По прошествии часа кот или жив, или мёртв. А живой он или мёртвый мы узнаем открыв ящик.
Так что тут налицо не парадокс а неправильное формулирование, или глюк мышления самого Шрёдингера.
С тем же успехом можно было сказать, что упавшая монетка лежит и орлом и решкой одновременно, пока мы не поглядели на неё. В реале она лечит чем-то одним, просто не поглядев - мы не узнаем, чем же она легла.
именно. это не эксперимент, а глумление над логикой.
есть 3 положения в логике: да, нет, не знаю. налицо 3е положение, "не знаю", оно же null, чего тут огород городить, тоже мне "бином Ньютона" :) Блин, с точки зрения наблюдателя это null, с точки зрения "идеального наблюдателя", который все видит - это "да" или "нет", и весь этот так называемый мысленный эксперимент есть продукт насильственного соединения "сферического коня в вакууме" - идеального наблюдателя - со вполне реальными условиями задачи (котиком, адской машиной и шальным микрошариком), т.е. смешение теплого с мягким, в результате получаем этого котэ Ш.
или я вообще ничего не понимаю в выкладках именитого ученого, чей мысленный эксперимент стал научным "мемом".
Это он еще старую байку про черта и параллельные прямые не знает =))) стакан Шредингера - наполовину полно/пуст (Anonymous) Если пустой стакан налили до половины - наполовину полон.Если из целого отпили половину - наполовину пуст. (no subject) — (Anonymous) — Expand
Шредингер искал нагадившего в тапок кота, а кот прятался в коробке, ни жив ни мёртв.
Edited at 2015-06-24 08:52 pm (UTC)
Вот что сказать? Молодец "мастерОК"! В универе учили мы уравнение Шрёдингера. Но про кота там не было. Всё досконально изучил и объяснил. Исследователь. Не, я без иронии. Сколько читаю, всегда поражаюсь фундаментальности исследований. А ещё Бигдану завидовал. За 2 года, что я читаю ЖЖ, Бигдан ничего умного не сформулировал. Бигдан скатился ниже плинтуса со своей ненавистью и русофобством. Давно уже скрыла его из рейтинга. Чтоб, сука, даже на глаза не попадался. Ты находишься совсем на другом уровне. За это мы ценим тебя и читаем. Удачи тебе, дружище! Почему в эксперименте не учтено, что кошки имеют 9 жизней?! (Anonymous)Странно, что так мало коментов, да и те что есть как-то не совсем по теме.
На самом деле мне представляется, что гениальная задумка Шредингера (и Эйнштейна) лежит не в области физики, а в области психологии. Сам по по себе "мысленный эксперимент с котом" (почему, кстати, не с канарейкой или черепахой?) это инструмент воздействия на неосозноваемые предпочтения. Не секрет, что по отношению к канарейкаи мнения людей не разделятся так принципиально и очевидно, как по отношению к котам, которых одна половина обожает, а другая ненавидит. Можно предположить, что выбор объекта для "физического эксперимента" (более чем спорного) не случаен.
Дальше, никакое мнение о состоянии кота никак не влияет на это его состояние (жив/мертв). Мнение влияет только на наличие информации о состоянии - она либо есть, либо ее нет. Разумеется, неопределенность устраняется как только информация поступает. И вероятность 50/50 (что, в общем-то, неверно в корне) отнюдь не означает одновременную реализацию всех вариантов в отсутствии информации о том, какой именно вариант реализовался. Вероятность говорит лишь о том, что механизм выбора того или иного варианта недоступен для изучения исследователям.
В самом деле, приняв за аксиому теорию относительности Эйнштейна, физики сами себя загнали в ловушку - теперь на их инструменты познания легло ограничение в виде непогрешимости теории "великого теоретика", каким бы ни был механизм, скрывающийся за квантовой неопределенностью, он не должен противоречить теории Эйнштейна. К слову, эта теория абсолютно непричастна ни к открытию лазера, ни к созданию атомной бомбы - оба этих достиженя результат экспериментальной физики, а не теоретической.
Ограничения в общем тоже нельза назвать бесполезными, особенно когда они ограничивают абсолютно бесперспективные области. Однако, СТО и ОТО разрабатывались в рамках более общего проекта "теории всего" и ради достижения столь благородной цели их разработчик готов был жертвовать буквально всем подряд, лишь бы достичь цели еще при жизни. Конечной цели ему достичь не удалось, но благодарные потомки оказались в плену издержек теоретических изысканий "гения". Этими издержками оказалась отсечена область механизма эффектов, которые теперь называют квантовыми за неимением лучшего. И возможность предполагать какое-то устройство этого механизма, без перекрыта ограничениями теорий относительности. Шредингер (совместно с Паули и другими членами клуба) лишь водрузил крест на надгробие Познания, ловко замутив воду со своим котом. Относительность, дискретность и неопределенность - за каменной стеной этих понятий оказалась сокрыта сама возможность предполагать хоть какой-то рациональный и познаваемый природный механизм.
Квантовая запутанность - это просто квинтэссенция запутанности логической, чисто в духе воображаемых эйнштейновских наблюдателей, которые играли роль наблюдателей физических. С такой же уверенностью, с какой доказывается "относительность одновременности" и "квантовая запутанность", можно смело доказывать, что нет надобности в иных числах кроме 0 и 1, т.к. в интервале между ними легко размещается бесконечность и даже несколько бесконечностей, как бы абсурдно это не звучало.
Кстати, образ Кота, как мемо-маркер, использовал Льюис Кэрол. У него Кот Чеширский, а у квантовой физики Кот Шредингерский - количество упоминаний обоих Котов в письменных источниках примерно одинаково. Странно, что дедушка Альберт обошелся без тотемного животного, а то бы у нас были улыбки не только исчезающие и неопределенные, но и относительные.
Для чего Шредингер это придумывает?
В квантовой механике считается, что если за ядром никто и ничто не наблюдает, то он находится в смешанном, неопределенном состоянии. И распавшемся, и не распавшемся сразу. А вот когда появляется наблюдатель, ядро оказывается в одном из состояний. Кстати, эксперимент Шредингера имел цель – выяснить, в какой именно момент «кот одновременно мертвый и живой». А также когда выявляется конкретное состояние. Ученый хочет доказать, что квантовая механика невозможна без тонких деталей. А они определяют, при каких именно условиях случается коллапс волновой функции (изменение состояния). А также определяют, когда объект остается в одном из возможных состояний (никак не в нескольких сразу).
Эрвин Шредингер хотел указать на странное заключение квантовых теоретиков. Они считали, что обычный человек может увидеть истинное состояние материи невооруженным глазом. Копенгагенская интерпретация квантовой физики была доминирующей в то время. Она считала, что атомы или фотоны существуют в нескольких состояниях в один момент (находятся в суперпозиции) и не переходят в определенное, пока они не наблюдаются.
Эксперимент Шредингера гововит о том, что наблюдатель не может знать, распался атом вещества или нет. К тому же наблюдатель не знает, разбился ли флакон и погиб ли кот. В соответствии с копенгагенской интерпретацией, кот будет жив и мертв, пока кто-то не заглянет в коробку. В квантовой механике способность кошки быть живой и мертвой до тех пор, пока ее не наблюдают, называется квантовой неопределенностью или парадоксом наблюдателя. Логика, лежащая в основе парадокса наблюдателя, заключается в том, что наблюдения могут определять результаты.
Шредингер согласился с тем, что суперпозиция существует. Кстати, при его жизни ученые смогли доказать это, изучая интерференцию в световых волнах. Но он задавался вопросом о том, когда на самом деле суперпозиция сменяется определенным состояние. Эксперимент Шредингера заставил людей задаться вопросом. На самом ли деле возможно определить исход жизни кота, открыв коробку (посмотреть на него)?
Но будет кот жив или мертв, даже если коробку не открывать?
Этим парадоксальным мысленным экспериментом Шредингер доказал ошибочность копенгагенской интерпретации в квантовой физике. Эта интерпретация может срабатывать на микроскопическом уровне. Но к макроскопическому миру она не имеет отношения (кот взят как пример макроскопического мира). То, что ученые знали о природе материи на микроскопическом уровне и то, что люди наблюдают на макроскопическом уровне, еще полностью не изучено. Роль наблюдателя остается важным вопросом в изучении квантовой физики и является бесконечным источником предположений.
Читайте также: