Существует история науки, которую все более или менее знают: история кота Шредингера.
Эрвин Шредингер, один из столпов квантовой физики, представил мысленный эксперимент с котом. Мысленный эксперимент пытается решить проблему, используя только ваше воображение. Это гипотетический ответ вопрос: «что будет, если… ..?».
Эрвин смоделировал следующий эксперимент: он заключает свою кошку в закрытую коробку, в которой находится устройство, убивающее животное, как только обнаруживает распад атома радиоактивной частицы. Снаружи исследователь не может знать, что происходит в коробке.
❗ Суть: кот в коробке может жить или умереть, не зная, что происходит снаружи.
Почему Шредингер провел этот опыт
Эрвин Шредингер предложил этот эксперимент последующей причине: он хотел заставить людей задуматься о парадоксах квантовой физики.
Во времена Эрвина Шредингера квантовая физика еще не была широко признана всеми учеными. В частности, теория квантовой суперпозиции поставила важную проблему.
Эта теория объясняет нам, что в квантовом мире (то есть в масштабе атома) частица - давайте возьмем электрон - может находиться в нескольких местах одновременно.
❓ ❓ ❓ Что? Говорим ли мы об электроне или теннисном мяче? Как объект может находиться в нескольких местах одновременно???
Математическая ошибка
Когда мы говорим о квантовых теориях, следует иметь в виду одну вещь: квантовая физика родилась благодаря математике и продолжает жить благодаря математике.
В классической физике у нас есть математические уравнения для описания окружающего нас мира.
Мы знаем, например, уравнение « P = mg», чтобы рассчитать вес. В квантовой физике также есть множество уравнений, чтобы описать, что происходит в атомном масштабе.
Уравнение о положении электрона в данный момент времени вводит ход вероятности. Другими словами, электрон имеет «x% шансов быть здесь, y% быть там, z% быть здесь или там».
Математически это буквально переводится как: «электрон находится в трех местах одновременно».
Вот почему мы говорим о квантовой суперпозиции.
Что же с котом Шредингера❓
Давайте вернемся к коту. Шредингер предложил этот опыт в коробке по довольно простой причине: он хотел проиллюстрировать парадоксы квантовой физики в человеческих категориях. Вместо того, чтобы говорить об электроне и атоме (которые никто не понимает), он взял образ милого кота.
В своем ящике кот находится рядом с ужасным механизмом, который разбивает пузырек с ядом, если он обнаруживает распад атома радиоактивного тела.
Наблюдателю не нужно знать, что такое распад атома. Все, что нужно понять, это то, что событие распада должно произойти совершенно случайно. Другими словами, никто в мире, даже самый талантливый ученый, не сможет сказать, когда механизм в коробке сработает (или даже ЕСЛИ он сработает).
Шредингер представляет себя рядом с этой полностью закрытой коробкой и говорит себе:
У меня нет возможности узнать, сработал ли механизм. Если бы моя кошка была квантовым объектом, я бы сказал, что он мертв и жив, потому что согласно теории квантовой суперпозиции это вполне возможно.
Единственный способ узнать, мертв он или жив его кот, - открыть коробку и узнать. Когда Эрвин откроет коробку, мы поговорим о квантовой декогеренции. Неоднозначная ситуация («мертвый или живой?») разрешается мгновенно, потому что, как только коробка открыта, кот больше не «или мертв или жив», он явно либо в одном состоянии, либо в другом.
Шредингер говорит, что его кот «мертв или жив», потому что ему было забавно описывать мир вокруг него с помощью теории, специфичной для квантовой физики (теория квантовой суперпозиции). Однако квантовые теории нельзя использовать для описания мира в нашем масштабе. Они работают только на атомном уровне.
Что нужно извлечь из этого опыта
Вывод № 1: квантовая физика должна оставаться квантовой
Свойства квантовой физики должны остаться в квантовом мире. Экспорт квантовых свойств в наш макроскопический мир приводит к нереальным ситуациям, подобно мертвой и живой кошке в одно и то же наблюдаемое мгновение.
На атомном уровне тот факт, что элемент есть всё и его противоположность, можно интерпретировать ( см. Копенгагенскую интерпретацию). В человеческом масштабе, в реальности, это не имеет смысла.
Гуру и энтузиасты личностного развития любят квантовую физику и используют ее все больше и больше, учитывая ее широкие маркетинговые перспективы.
Вывод № 2: кот не является квантовым объектом
В масштабе атомов все происходит случайно. Электрон - это квантовый объект. Кот не является квантовым объектом, потому что он не имеет квантовых свойств. Другими словами: он не следует принципу квантовой суперпозиции .
Монета также не является квантовым объектом: когда вы играете «орел или решка», монета падает либо реверсом, либо на аверс, либо на ребро. Нельзя сказать, что срез - это суперпозиция двух состояний, это состояние, подобное любому другому.
Вывод 3: могут быть параллельные вселенные
Копенгагенская интерпретация - это стремление дать последовательную интерпретацию квантовым явлениям. Например: «Что квантовому объекту, который находится в двух состояниях одновременно, соответствует интеллектуально (например, частица, которая находится в двух разных местах одновременно)?».
Согласно копенгагенской интерпретации, квантовое состояние не имеет физического смысла. Согласно этой интерпретации, бесполезно искать смысл физический, реальный, ощутимый, это должно остаться чисто математической формулой. Другими словами: квантовая суперпозиция является в некотором смысле математическим допущением, полезным в расчетах квантовых физиков, которое невозможно проиллюстрировать.
Для другой интерпретации, теории Эверетта, состояние суперпозиции допускает физическую интерпретацию. Наложенные состояния (мертвый кот и живой кот) будут существовать в бесконечности в параллельных вселенных. Например: если бы кот Шредингера был квантовым объектом, он бы умер в одной вселенной и жил в другой параллельной вселенной. Когда Шредингер открыл коробку, чтобы посмотреть, как поживает его кот, его немедленно перенесли бы в одну из двух созданных вселенных, в зависимости от состояния кошки. Почему нет?
Сегодня среди физиков нет для этого единого толкования.
Подводя итог
В квантовой физике, то есть в масштабах атомов и электронов, некоторые частицы могут находиться в двух противоположных состояниях одновременно. Это называют квантовой суперпозицией. С математической точки зрения это абсолютно правильно: электрон находится математически в нескольких местах одновременно, потому мы используем вычисления вероятности, чтобы узнать его положение. Он "может быть там, здесь или даже там". Каждая позиция связана с коэффициентом вероятности.
С физической точки зрения, есть две школы:
🌐первая школа в Копенгагене, которая говорит, что квантовая суперпозиция не должна стремиться быть проиллюстрированной. Это опровергает историю о коте Шредингера, которая, по их словам, не представляет интереса, поскольку квантовая суперпозиция не должна интерпретироваться физически. Феномен должен оставаться математическим понятием.
🌐 Ко второй школе относят теорию Эверетта, которая говорит о том, что могут быть параллельные вселенные для каждого наложенного состояния.
Как приобрести компьютер с помощью конфигуратора
Исторический обзор вычислительных средств. Часть 1
Исторический обзор вычислительных средств. Часть 2
Исторический обзор вычислительных средств. Окончание
Четыре этапа эволюции вычислительных систем
Первая промышленная система управления базами данных
PDP-1: первый миникомпьютер от DEC
