Ki Schrodinger macskája? Megmagyarázzuk macskáknak

Legtöbben mondják ki a „kvantumelmélet” vagy a „fizika” szavakat, és a szemünk azonnal elcsillan, vagy az agyunk csak ráhangolódik. A kvantumelmélet egy olyan terület, amely a világegyetemünket alkotó legkisebb részecskéket is megvizsgálja: hogyan viselkednek és hogyan mérhetők. Még mindig viszonylag új terület, komolyan csak a 20. század elején kezdődött. Miért érdekel ez minket? Mert ahogyan mindannyian tudjuk, hogy a macskák uralják az internetet, mint kiderült, a macskák is az intellektust uralják.


Amióta Erwin Schrödinger osztrák fizikus 1935-ben publikálta gondolati kísérletét, Schrodinger macskája a fizika egyik leghíresebb és központi fogalmává vált. Azok az emberek, akik nem ismerik az első dolgot a matematikában vagy a természettudományban, valószínűleg hallottak Schrodinger macskájáról, hasonlóan Albert Einstein tömeg-energia egyenértékűségéhez, E = mckét.

Mi Schrodinger macskája? A legalapvetőbb és alapvető szintjén a következő paradoxont ​​írja le: Egy dobozban egy teljesen hipotetikus macska található; bármely pillanatban lehetséges, hogy a macska egyszerre halott és életben van?


Schrodinger macskája macskáknak

Mielőtt belevetnénk magunkat a tényleges gondolatkísérletbe, és megpróbálnánk kvantummechanikát végezni a próbabábukra - vagy inkább egy általános közönség számára -, próbáljuk meg megmagyarázni úgy, hogy bármely macskatulajdonos viszonyuljon hozzá. Tegyük fel, hogy van egy különösen huncut macskád, aki arról híres, hogy ledönti a dolgokat a konyhapultodról. Túl sokáig feküdtél az ágyban ma reggel, és ki kellett rohannod a házból, hogy munkába állj. Miután eljutott az irodába, eszedbe jut, hogy miután leengedtél egy pohár gyümölcslevet, azt a pult szélén hagytad. Az elmédet egyenlő mértékű pánik és lemondás tölti el.

Remélheted, hogy macskád nem üti le a poharat a pultról, de valljuk be, csak idő kérdése, hogy az edény elkapja a macska tekintetét, megkísérti ezeket a játékos mancsokat, és széttörik az egész konyha padlóján. Gondolkodik rajta és aggódik egész nap. Néha azt képzeled, hogy az üveg elkerülte a macska figyelmét; máskor biztos lehetsz abban, hogy az üveg fél órán belül megtört, miután elmentél a házból. A helyzet az, hogy egyiket sem fogja tudni, amíg haza nem ér, amíg nem lesz ott, hogy felsöpörje az üvegszilánkokat.


Alapvetően ez a probléma, amelyet Schrodinger gondolatkísérlete jelent. Tudja, hogy macskája bunkó, de nem tudja, mikor megy a macskalépéseket tennimint egy bunkó. Bármelyik pillanatban, akkor és addig, elképzelheted a pultod üvegét egészként és törve.



Schrodinger macskaparadoxonjának eredete

A kvantummechanika egyik elterjedt elmélete a koppenhágai értelmezés. Az 1920-as években kifejlesztett gondolatmenet azt állítja, hogy lehetséges, hogy a zárt rendszerben lévő szubatomi részecskék egyszerre több lehetséges állapotban is létezzenek - ez a jelenség „superposition” néven ismert - és hogy állandó vagy végleges válasz csak akkor lehetséges, ha a dolog megfigyelhető vagy mért.


Erwin Schrodinger gondolatkísérletét ennek az elképzelésnek a megkérdőjelezésére, vagy legalábbis a hiányosságainak aláhúzására találták ki. Az atomok és fotonok biztosan kiszámíthatatlanok, de mi lenne, ha a játékban lenne egy lényegibb elem, mondjuk egy macska?

A gondolatkísérlet

A beállítás öt dolgot tesz játékba, egy óra alatt, egy lezárt acél dobozban. Van egy macska, egy adag radioaktív anyag, egy Geiger-számláló, egy kalapács és egy tartály cianid, halálos vegyület. A Geiger számlálót a radioaktív anyag esetleges bomlásának vagy energiakibocsátásának regisztrálásához alapozzák meg. Amikor a számláló leolvasást kap, a kalapács leesik, eltöri a tartályt és megöli a macskát.


Az egyetlen elem, amely megváltoztathatja a változást, a radioaktív anyag bomlási állapota. A fizikusok problémájának természete az, hogy a bomlás véletlenszerű és nehezen megjósolható. A korabeli felfogás szerint, mivel a radioaktív anyag mennyisége olyan kicsi, eltelik egy óra, amely alatt a készülék bármely pillanatban aktiválódhat. Míg a doboz zárva marad, senki sem tudja meggyőzően tudni, hogy az anyag lebomlott-e vagy sem.

Mivel a radioaktív anyag állapota annyira kiszámíthatatlan, feltételezhető, hogy egyszerre van mindkét állapotban - egészben és bomlott állapotban. A koppenhágai értelmezés szerint, ha a kvantumrészecskék hipotetikusan két állapotban lehetnek egyszerre, akkor a macskának is életben és holtban kell lennie mindaddig, amíg meg nem figyelik.


Schrodinger természetesen nem ezt hitte. E gondolatkísérlet felvázolása az volt, hogy bár a szubatomi részecskék természete látszólag véletlenszerű, a macska nem szubatomi részecske. A macskának vagy élnie vagy holtnak kell lennie; nem lehet egyszerre mindkettő.

A gondolatkísérletek során egyetlen macskának sem esik bántódása

A tudományban lényeges különbségek vannak az elméletek és az értelmezések között, mint például a koppenhágai értelmezés, amelybe Schrodinger lyukakat ütközött. Az elméletek olyan dolgok, amelyeket bizonyos bizonyossággal tesztelni és bizonyítani lehet. Mivel a kvantummechanika annyira kiszámíthatatlan, és az 1930-as években olyan új, a rendelkezésre álló legjobb információk a találgatások és a jóslatok voltak, nem pedig megfigyelhető és tesztelhető kísérletek.


Ami Schrodinger gondolatkísérletét illeti, ez csak egy gondolatkísérlet. Egy gondolatkísérlet célja egy nehéz probléma átgondolása és megfontolása, valamint számos érv és lehetséges értelmezés megadása. Soha egyetlen macskának sem volt kitéve a Schrodinger által leírt nevetséges forgatókönyv, és soha nem gondolt ilyen rendszer kiépítésére.

Riasztó még elképzelni, hogy egy macskát olyan helyzetbe hoznak, amely hasonlít az egyik bizánci kínzásraFűrészhorrorfilm franchise, és pontosan ez a lényeg. Schrodinger szerint ugyanolyan valószínűtlen volt, hogy a szubatomi részecskék két állapotban is létezhetnek, mivel azt állította, hogy a macska egyszerre él és halt meg.

Schrodinger macskájának öröksége

Ha egy fa leesik az erdőbe, és senki nincs ott, aki meghallja, hangot ad? Ez szinte mindenki számára ismerős kérdés. A gondolati kísérletek kitartanak, mert kihívást jelentenek a szélsőséges lehetőségek elképzelésére. Schrodinger macskája a fakérdés kiterjesztéseként tekinthető. Mindegyik feltételezi, hogy egy esemény csak azért következik be, mert van ott valaki, aki megfigyeli vagy tanúja lehet annak.

A macskával és a konyhapult poharával kapcsolatos korábbi gondolatkísérletünkhöz hasonlóan a fakérdés és Schrodinger macskája egyaránt jól illusztrálja annak határait, hogy a gondolkodás önmagában mennyire képes minket hordozni. Szerencsére a tudomány és a filozófia nem az egyetlen út az emberi vagy macskás tudás határainak feltárására.

Amint Schrodinger macskaparadoxonja bekerült a népi képzeletbe, a mesemondók irodalmi gondolatokként kezdték átfogni az alapötleteket és a problémákat. Douglas Adams-tólDirk Gently holisztikus nyomozó ügynökségeNeil GaimanéhozAmerikai istenek, a szépirodalom Schrodinger macskáját használta kiugrási pontként. Hivatkoztak és ábrázolták a kreatív törekvések teljes skáláján, a művészettől a képregényeken át a videojátékokig.