Շրյոդինգերի կատու

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Շրյոդինգերի կատուն․ կատուն, թույնով անոթը և ռադիոակտիվ աղբյուրը գտնվում են փակ արկղում։ Եթե էկրանը ռադիոակտիվություն է գրանցում (այսինքն՝ մեկ ատոմ տրոհվում է), անոթը կոտրվում է, և թափված թույնը սպանում է կատվին։ Ըստ քվանտային մեխանիկային կոպենհագենյան մեկնաբանության՝ որոշ ժամանակ անց կատուն միաժամանակ և՛ ողջ է և՛ մեռած։ Եթե նայենք արկղի մեջ, կտեսնենք, որ կատուն կամ ողջ է կամ մեռած, ոչ թե և՛ ողջ և՛ մեռած; Սա հարց է առաջացնում՝ որտեղ է ավարտվում քվանտային մեխանիկան և երբ է իրականանում այս կամ այն հնարավորությունը։

Շրյոդինգերի կատու, մտային փորձ, երբեմն նկարագրվում է որպես պարադոքս, առաջարկել է ավստրիացի ֆիզիկոս Էրվին Շրյոդինգերը 1935 թվականին[1]՝ որպես լուսաբանություն քվանտային մեխանիկայի կոպենհագենյան մեկնաբանության խնդրին, երբ այն կիրառվում է առօրյա օբյեկտների նկատմամբ։ Ներկայացնում է կատվի, որը միաժամանակ և՛ ողջ է, և՛ մեռած[2][3][4][5][6][7][8]՝ մի վիճակ, որը հայտնի է քվանտային վերադրում անունով և արդյունք է կամայական ներատոմային իրադարձության, որը կարող է առաջանալ կամ չի կարող։ Այս մտային փորձը հաճախ է հիշատակվում է նաև քվանտային մեխանիկայի մեկնաբանություններում։ Մտային փորձը կազմելու ընթացքում Շրյոդինգերը կիրառում է Verschränkung (խճճվածություն) տերմինը։

Ծագումը և մոտիվացիան[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Իրական չափերով կատվի արձան Ցյուրիխի Հուտտենշտրասսե 9 հասցեով տան պարտեզում։ Շրյոդինգերն ապրում էր այս տանը 1921–1926 թվականներին։ Կախված լուսավորությունից, կատուն թվում է ողջ կամ մեռած։

Շրյոդինգերն այս մտային փորձը ձեռնարկել է որպես Այնշտայն-Պոդոլսկի-Ռոզենի պարադոքսի քննարկում[9]։ Այնշտայն-Պոդոլսկի-Ռոզենի հոդվածում ընդգծվում է քվանտային վերադրման տարօրինակ բնույթը, երբ քվանտային համակարգը, ինչպես ատոմը կամ ֆոտոնը, կարող է միաժամանակ գոյություն ունենալ որպես տարբեր հնարավոր ելքերի համապատասխանող բազմաթիվ վիճակների կոմբինացիա։ Ընթացիկ տեսությունը՝ Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը, պնդում էր, որ քվանտային համակարգը մնում է վերադրված վիճակում այնքան ժամանակ, մինչև կփոխազդի արտաքին աշխարհի հետ կամ դիտարկման կենթարկվի։ Այս դեպքում վերադրումը տրոհվում է՝ անցնելով այս կամ այն հնարավոր որոշված վիճակին (ալիքային ֆունկցիայի կոլապս)։ ԱՌՊ փորձը ցույց տվեց, որ միմյանցից մեծ հեռավորության վրա գտնվող մասնիկներից կազմված համակարգը կարող է գտնվել այդպիսի վերադրված վիճակում։ Շրյոդինգերը և Այնշտայնը նամակներ էին փոխանակում Այնշտայնի ԱՊՌ հոդվածի վերաբերյալ, ինչի ընթացքում Այնշտայնը ցույց տվեց, որ անկայուն վիճակում գտնվող վառոդով լի տակառիկը մի որոշ ժամանակ անց կլինի միաժամանակ պայթած և չպայթած վերադրման վիճակներում։

Ավելին լուսաբանելու համար Շրյոդինգերը նկարագրեց, թե ինչպես գործնականում կարելի է վերադրում ստեղծել մեծամասշտաբ համակարգում՝ այն կախված դարձնելով վերադրման վիճակում գտնվող քվանտային մասնիկից։ Շրյոդինգերն առաջարկեց մետաղական խցիկում փակված կատվի սցենարը, որտեղ կատվի կյանքը կամ մահը կախված է ռադիոակտիվ ատոմի վիճակից, այսինքն՝ ատոմը կտրոհվի և կճառագայթի՞, թե՞ ոչ։ Ըստ Շրյոդինգերի՝ Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը ենթադրում է, որ կատուն միաժամանակ ողջ և մեռած է մինչև իր վիճակը դիտարկելը։ Շրյոդինգերը չէր ցանկանում առաջ քաշել ողջ և մեռած կատուների գաղափարը որպես լուրջ հնարավորություն․ նա մտադրվել էր այս օրինակով լուսաբանել գոյություն ունեցող քվանտամեխանիկական տեսակետի աբսուրդայնությունը[1]։ Սակայն Շրյոդինգերի ժամանակից ի վեր ֆիզիկոսներն առաջարկեցին քվանտային մեխանիկայի տարբեր մեկնաբանություններ, որոնցից մի քանիսը «ողջ և մեռած» կատվի վերադրումը դիտարկում են որպես միանգամայն հնարավոր։ Հղացված լինելով որպես կոպենհագենյան մեկնաբանության (որը գերիշխում էր 1935 թվականին) քննադատություն՝ Շրյոդինգերի կատվի մտային փորձը մնում է քվանտային մեխանիկայի արդի մեկնաբանությունների փորձաքարը։ Ֆիզիկոսները հաճախ օգտագործում են որևէ մեկնաբանության վերաբերմունքը Շրյոդինգերի կատվին՝ լուսաբանելու և համեմատելու համար տվյալ մեկնաբանության որոշակի հատկությունները, առավելություններն ու թերությունները։

Փորձի էությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Փակ տուփում տեղադրված է կատու, թունավոր գազով լի սրվակ և ռադիոակտիվ միջուկի հիման վրա մեխանիզմ։ Փորձի պարամետրերն ընտրված են այնպես, որ ռադիոակտիվ միջուկը մեկ ժամվա ընթացքում 1/2 հավանականությամբ կարող է տրոհվել։ Եթե միջուկը տրոհվի, դա կհանգեցնի նրան, որ մեխանիզմը կաշխատի, սրվակը կջարդվի և կատուն կմեռնի։ Ըստ քվանտային մեխանիկայի, քանի դեռ միջուկի վրա փորձ չի կատարվել, նրա վիճակը նկարագրվում է քվանտային վերադրման սկզբունքով՝ տրոհված և չտրոհված միջուկների վիճակում, հետևաբար, եթե կատուն նստած է տուփում, նա և ողջ է, և մահացած միաժամանակ։ Եթե ​​դուք բացեք այն տուփը, որը փորձարարը կարող է տեսնել միայն ինչ-որ մի հատուկ վիճակ է «միջուկ փլուզված և կատուն զոհվել է» կամ «միջուկ էր տրոհվում, իսկ կատուն ողջ է»:

Հարցն այն է, երբ համակարգը դադարում գոյություն ունենալ սուպերպոզիցիոն վիճակում ու ընտրում է մեկը։ Փորձի նպատակն է ցույց տալ, որ քվանտտային մեխանիկան թերի է առանց որոշակի կանոնների, որ նշած է, թե ինչ պայմաններում է տեղի ունենում ալիքային ֆունկցիայի կոլլապս, և կատուն դառնում է մահացած կամ ողջ է մնում, բայց այն դադարում է լինել սուպերպոզիցիոն վիճակում։

Քանի որ պարզ է, որ կատուն պետք է լինի ողջ կամ մահացած (չկա միջանկյալ վիճակ ​​կյանքի և մահվան միջև), դա նշանակում է, որ սա ճշմարիտ է ատոմային միջուկի համար։ Դա, անկասկած, լինելու է կամ տրոհված կամ չտրոհված։

Բնօրինակը հոդվածը հրապարակվել է գերմանական Naturwissenschaften («Բնական գիտություններ») ամսագրում 1935 թվականին։

Կոպենհագենյան մեկնաբանում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Համաձայն կոպենհագենյան մեկնաբանման համակարգը դադարում է լինել սուպերպոզիցիոն վիճակում և ընտրում է դրանցից մեկը այն ժամանակ, երբ կատարվում է դիտում, չափում։ Կատվի փորձը ցույց է տալիս, որ այս մեկնաբանմամբ քվանտային չափումը լավ սահմանված չէ։

Այսպիսով, մենք կարող ենք ապավինել հետևյալ մոտեցումանը՝ մակրոսկոպիկ համակարգերում մենք չենք կարող դիտարկել քվանտ երևույթներ, բացառությամբ գերհոսելիության և գերհաղորդականության, այդ պատճառով, երբ մակրոսկոպիկ ալիքային ֆունկցիայի վերադդրումը ալիքային ֆունկցիայի հանգեցնում է ալիքային ֆունկցիայի կոլլապսի։ Քանի որ կատուն մակրոսկոպիկ օբյեկտ է, ապա ըստ կոպենհագենյան մեկնաբանման կատուն սուպերպոզիցիոն վիճակում չի էլ եղել։

Էվերետտի բազմաթիվ աշխարհների մեկնաբանումը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քվանտային ֆիզիկայի բազմաթիվ աշխարհների մեկնաբանման համաձայն, չափումը չի համարում յուրահատուկ գործողություն․ կատվի երկու վիճակները գոյություն ունեն, բայց դեկոհերենցիայի են ենթարկվում։

Վիգների ընկերոջ պարադոքսը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Վիգների ընկերոջ պարադոքսը Շրեդինգերի կատվի բարդացված տարբերակն է։

Փորձի իմաստը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Յուջին Վիգները մտցրել է ընկերոջ մասին գաղափարը։ Համաձայն նրա փորձի, փորձարարի կատվի վիճակը պարզելուց հետո, նրա ընկերը, ով գտնվում է լաբորատորիայից դուրս, դեռ չգիտի կատուն մեռած է, թե ողջ։ Ընկերը կճանաչի կատվին մեռած կամ ողջ, եթե նրան հաղորդեն դա։ Բայց մնացած ընկերների համար կատվի վիճակը կշարունակվի լինել անորոշ։ Այսպիսով կատուն կհամարվի մեռած կամ ողջ, եթե աշխարհի բոլոր մարդիկ իմանան։ Մինչ այդ պահը կատուն շարունակվում է մնալ միաժամանակ մեռած և ողջ վիճակներում։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. 1,0 1,1 Schrödinger Erwin (November 1935)։ «Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)»։ Naturwissenschaften 23 (48): 807–812։ Bibcode:1935NW.....23..807S։ doi:10.1007/BF01491891 
  2. Moring, Gary (2001). The Complete Idiot's Guide to Theories of the Universe. Penguin. էջեր 192–193. ISBN 1440695725. https://books.google.am/books?id=Y4EBCftoN_oC&pg=PA193&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  3. Gribbin, John (2011). In Search of Schrodinger's Cat: Quantum Physics And Reality. Random House Publishing Group. էջեր 234. ISBN 0307790444. https://books.google.am/books?id=IxOBm322_lIC&printsec=frontcover&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  4. Greenstein, George; Zajonc, Arthur (2006). The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics. Jones & Bartlett Learning. էջեր 186. ISBN 076372470X. https://books.google.am/books?id=5t0tm0FB1CsC&pg=PA186&dq=%22alive+and+dead%22. 
  5. Tetlow, Philip (2012). Understanding Information and Computation: From Einstein to Web Science. Gower Publishing, Ltd.. էջեր 321. ISBN 1409440400. https://books.google.am/books?id=Rk7O3EG0Xn4C&pg=PA321&dq=%22alive+and+dead%22. 
  6. Herbert, Nick (2011). Quantum Reality: Beyond the New Physics. Knopf Doubleday Publishing Group. էջեր 150. ISBN 030780674X. https://books.google.am/books?id=X9R6gJ3z9VEC&pg=PA150&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  7. Charap, John M. (2002). Explaining The Universe. Universities Press. էջեր 99. ISBN 8173714673. https://books.google.am/books?id=U45esd4umBQC&pg=PA99&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  8. Polkinghorne, J. C. (1985). The Quantum World. Princeton University Press. էջեր 67. ISBN 0691023883. https://books.google.am/books?id=lp4JPYnLrtEC&pg=PA67&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+dead. 
  9. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Phys. Rev. 47, 777 (1935)