Schrödingerova teorie v jednoduchých termínech. Schrödingerova kočka. Erwin schrödinger
Charakteristický rys práce vynikajícího vědce Erwin Schrödinger tam byl druh "sekundární". On sám zřídka se zabýval určitým vědeckým problémem. Jeho oblíbeným žánrem práce byla reakce na něčí vědecký výzkum, vývoj této práce nebo její kritika. Navzdory skutečnosti, že Schrödinger sám byl od přírody individualista, vždy potřeboval myšlenku někoho jiného, podporu pro další práci. Navzdory tomuto jedinečnému přístupu se Schrodingerovi podařilo udělat spoustu objevů.
Životopisné informace
Schrödingerova teorie je dnes známá nejen studentům fyzikálních a matematických schopností. Bude to zajímavé pro každého, kdo má zájem o populární vědu. Tato teorie byla vytvořena slavným fyzikem E. Schrödingerem, který se v historii stal jedním z tvůrců kvantové mechaniky. Vědec se narodil 12. srpna 1887 v rodině majitele továrny na výrobu plátna. Budoucí vědec, známý po celém světě kvůli jeho tajemství, měl rád botaniku a malování v jeho dětství. Jeho prvním rádcem byl jeho otec. V roce 1906 Schrödinger začal studovat na Vídeňské univerzitě, během níž začal obdivovat fyziku. Když přišla světová válka já, vědec šel do služby dělostřelce. Ve svém volném čase studoval teorie Albert Einstein.
Počátkem roku 1927 se ve vědě objevila dramatická situace. E. Schrödinger věřil, že myšlenka kontinuity vln by měla být základem teorie kvantových procesů. Heisenberg naopak věřil, že základem pro tuto oblast znalostí by měla být koncepce vlnové diskontinuity, stejně jako myšlenka kvantových skoků. Niels Bohr nepřišel na žádnou pozici.
Pokroky ve vědě
Pro vytvoření konceptu vlnové mechaniky v roce 1933 dostal Schrödinger Nobelovu cenu. Nicméně, vychoval v tradici klasické fyziků, vědců Nemohl jsem si myslet v jiných kategoriích a nepovažoval kvantovou mechaniku za plnohodnotnou větev vědění. Nedokázal uspokojit duální chování částic a snažil se ho omezit výlučně na vlnu. Schrödinger ve své diskusi s N. Bohrem uvedl takto: "Máme-li v plánu zachovat tyto kvantové skoky ve vědě, pak je mi líto, že jsem spojil svůj život s atomovou fyzikou."
Další práce výzkumného pracovníka
Současně byl Schrödinger nejen jedním z tvůrců moderní kvantové mechaniky. Byl to vědec, který představil termín "objektivita popisu" pro vědecké použití. To je možnost vědeckých teorií popsat skutečnost bez účasti pozorovatele. Jeho další výzkum byl věnován teorii relativity, termodynamickým procesům, nelineární elektrodynamice Born. Také vědci provedli několik pokusů o vytvoření jednotné teorie polí. Kromě toho E. Schrödinger promluvil šest jazyků.
Nejznámější tajemství
Schrödingerova teorie, ve které se objevuje stejná kočka, vyrostla z kritiky vědecké kvantové teorie. Jednou z hlavních principů je, že zatímco systém není sledován, je v superpozici. Konkrétně ve dvou nebo více státech, které vylučují existenci každého jiný. Stav superpozice ve vědě má následující definici: schopnost kvantové, která může být také elektron, foton nebo jádro atomu, být současně ve dvou stavech nebo dokonce ve dvou bodech ve vesmíru v době, kdy se nikdo nedívá.
Objekty v různých světech
Obyčejnému člověku je taková definice velmi obtížné pochopit. Vskutku, každý objekt hmotného světa může být buď na jednom místě ve vesmíru nebo jiném. Pro ilustraci tohoto jevu lze uvést následující. Pozorovatel bere dvě krabice a v jednom z nich umístí tenisovou kouli. Bude jasné, že je v jedné krabici a ne v jiné. Ale pokud vložíme elektron v jednom z kontejnerů, pak bude toto pravidlo pravdivé: tato částicka je ve dvou polích současně, bez ohledu na to, jak se zdá paradoxní. Stejným způsobem elektron v atomu není v žádném okamžiku v přísně definovaném bodě. Otočí kolem jádra, které se nachází ve všech bodech oběžné dráhy ve stejnou dobu. Ve vědě se tento jev nazývá "elektronový mrak".
Co vědec chtěl dokázat?
Chování malých a velkých objektů se tedy provádí podle zcela odlišných pravidel. V kvantovém světě existují nějaké zákony a v makrokosmu - zcela jiné. Neexistuje však taková koncepce, která by vysvětlila přechod ze světa hmotných předmětů, známých lidem, do mikrosvěta. Schrödingerova teorie byla vytvořena, aby dokázala nedostatek výzkumu v oblasti fyziky. Vědec chtěl ukázat, že existuje věda, jejímž cílem je popisovat malé objekty a existuje oblast znalostí, která studuje obyčejné předměty. V mnoha ohledech díky práci vědce došlo k rozdělení fyziky do dvou oblastí: kvantové a klasické.
Schrödingerova teorie: Popis
Vědec popisoval svůj slavný myšlenkový experiment v roce 1935. Schrödinger se ve svém chování spoléhal princip superpozice. Schrödinger zdůraznil, že dokud nevidíme foton, může to být jak částice, tak vlna; červená i zelená; jak kulaté, tak čtvercové. Tento princip nejistoty, který vyplývá přímo z konceptu kvantového dualismu, byl použit Schrödingerem v jeho známé hádce o kočce. Význam stručného experimentu je následující:
- Kočka je umístěna v uzavřené krabici, stejně jako nádoba, která obsahuje kyselina kyanovodíková a radioaktivní látky.
- Jádro během hodiny se může rozpadnout. Pravděpodobnost je 50%.
- Pokud atomové jádro rozpadne, bude fixováno Geigerovým pultem. Mechanismus bude fungovat a box s jedem bude rozbit. Kočka zemře.
- Pokud nedojde ke kolapsu, bude kočka Schrödingerova naživu.
Podle této teorie, zatímco kočka není sledována, je současně ve dvou stavech (mrtvá a živá), stejně jako jádro atomu (rozpadající se nebo nehořlavé). Samozřejmě, to je možné jen podle zákonů kvantového světa. V makrokosmu nemůže být kočka současně živá a mrtvá.
Paradox pozorovatele
Abychom pochopili podstatu Schrödingerovy teorie, je také nutné mít představu o paradoxu pozorovatele. Její význam spočívá v tom, že objekty mikrosvěta mohou být současně ve dvou stavech pouze tehdy, když nejsou sledovány. Například ve vědě je známý tzv. Experiment s 2 sloty a pozorovatelem. Vědci nasměrovali paprsek elektronů na neprůhlednou desku, ve které byly vytvořeny dva svislé sloty. Na obrazovce za deskou elektrony namalovaly vlnový vzor. Jinými slovy, nechali černobílé pruhy. Když vědci chtěli pozorovat, jak elektrony letí skrz štěrbiny, částice zobrazovaly na obrazovce pouze dvě svislé pruhy. Chovali se jako částice, ne jako vlny.
Kodaňské vysvětlení
Moderní vysvětlení Schrödingerovy teorie se nazývá Kodaň. Vycházeje z paradoxu pozorovatele, zní takto: pokud nikdo nehlídá atomové jádro v systému, je současně ve dvou stavech - rozpadnutých a neintegrovaných. Nicméně tvrzení, že kočka je živá a mrtvá současně, je nesmírně chybná. Ve skutečnosti v makrokosmu nejsou nikdy pozorovány stejné jevy jako v mikrosvědě.
Proto nehovoříme o systému koček-jádra, ale o skutečnosti, že Geigerova přepážka a atomové jádro jsou navzájem propojeny. Jádro si může zvolit jeden nebo jiný stav v okamžiku, kdy jsou provedena měření. Tato volba se však nekoná v okamžiku, kdy experimentátor otevře krabici s kočkou Schrodingerovou. Ve skutečnosti se otevírání krabice odehrává v makrokosmu. Jinými slovy, v systému, který je daleko od atomového světa. Proto jádro vybírá jeho stav v přesném okamžiku, kdy narazí na detektor Geigerova počítadla. Erwin Schrödinger tedy ve svém myšlenkovém experimentu popsal systém nedostatečně.
Obecné závěry
Není tedy zcela správné připojit makrosyslový mikroskopický svět. V makrokosmu ztrácejí kvantové zákony svou moc. Jádro atomu může být současně ve dvou stavech pouze v microworld. Totéž nemůže být o kočce řečeno, protože je předmětem makrokosmu. Proto se jen na první pohled zdá, že kočka se pohybuje od superpozice do jednoho ze stavů v okamžiku otevření krabice. Ve skutečnosti je jeho osud určen ve chvíli, kdy atomové jádro interaguje s detektorem. Závěr lze konstatovat takto: stav systému v záhubě Erwina Schrödingera není v žádném případě spojen s člověkem. Nezáleží na experimentátorech, ale na detektoru - objektu, který "pozoruje" jádro.
Pokračování koncepce
Schrödingerova teorie je popsána jednoduše takto: pokud pozorovatel neprohlíží systém, může být ve dvou stavech současně. Jiný vědec, Eugene Wigner, šel dále a rozhodl se přinést Schrödingerovu koncepci k úplné absurditě. "Dovolte mi," řekl Wigner. "A co když jeho kolega stojí vedle experimentátora a dívá se na kočku?" Partner neví, co přesně experimentátor viděl, když otevřel krabici s kočkou. Schrödingerova kočka vystupuje ze stavu superpozice. Nicméně, ne pro kolega pozorovatele. Teprve v okamžiku, kdy se osud kočky stane známým, může být zvíře konečně nazýváno živé nebo mrtvé. Navíc na planetě Zemi žijí miliardy lidí. A poslední výrok může být učiněn pouze tehdy, když se výsledek experimentu stane vlastnictvím všech živých bytostí. Samozřejmě, všichni lidé mohou stručně říct osud kočky a teorii Schrödingera, ale je to velmi dlouhý a namáhavý proces.
Principy kvantového dualismu ve fyzice nikdy nebyly vyvráceny Schrödingerovým mentálním experimentem. V jistém smyslu, každá bytost nemůže být nazvána ani živá, ani mrtvá (v superpozici), pokud je alespoň jedna osoba, která ho nesleduje.