Среди учёных, посвятивших себя квантовой физике, одним из самых выдающихся, благодаря знаменитому кошачьему парадоксу, является Шрёдингер . Его полное имя — Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шрёдингер, австрийский физик, родившийся в Вене 12 августа 1887 года. Он был удостоен Нобелевской премии по физике вместе с Полем Дираком за свою работу о волновом действии, известном как уравнение Шрёдингера. Нобелевская премия была присуждена ему в 1933 году, на пике его карьеры в области квантовой физики.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о биографии и парадоксе кошки Шредингера.
Биография Шредингера
Он был физиком, заложившим основы квантовой физики и известным своим поразительным мысленным экспериментом. Все это началось с переписки с Альбертом Эйнштейном в 1935 году. В 1910 году он получил докторскую степень по теоретической физике в Венском университете. В 1914 году он служил артиллерийским офицером во время Первой мировой войны.
Он опубликовал несколько статей в журнале «Анналы физики» по проблеме квантования собственных векторов. По мере дальнейшего развития уравнения с собственными векторами оно превратилось в уравнение Шрёдингера. Позже он покинул Германию и уехал в Англию из-за нацизма и антисемитизма . Именно в Оксфордском университете он получил Нобелевскую премию. Этот важный вклад в физику считается вехой в истории понимания Вселенной, особенно в контексте того, как была создана Вселенная.
Позже, в 1936 году, он вернулся в Австрию, чтобы работать в Грацском университете.
Квантовая физика и достижения
В квантовой механике вы не можете точно узнать значение параметра, не измерив его. Математическая теория описывает состояние с полной точностью крутящим моментом, скоростью и положением. Однако лучше волновая функция, с помощью которой можно вычислить вероятность нахождения частицы в определенной точке и в определенное время. Таким образом, природа вероятности в квантовой механике позволила предсказать, что частицы также являются волнами и точками, а не только материалами.
Среди слов Шредингера мы находим этот абзац, в котором говорится следующее:
«Я родился в определённой среде; я не знаю, откуда я, куда иду и кто я. Это моя ситуация, так же как и ваша, ситуация каждого из вас. Тот факт, что каждый человек всегда находился в этой ситуации, ничему меня не учит. Всё, что мы можем наблюдать о себе в отношении животрепещущих вопросов нашего происхождения и судьбы, — это окружающая среда . Именно поэтому мы стремимся найти в ней всё, что можем. В этом и заключается наука, знание — знание, которое является истинным источником всех духовных устремлений человечества».
Мы пытаемся узнать все, что можем, о пространственном и временном контексте, в котором мы родились и находимся. И в этом усилии мы находим радость, нам это кажется очень интересным. Этот путь к пониманию квантовой физики, подобный тому, который исследовал Шредингер, имел основополагающее значение для понимания того, как была создана Вселенная.
Кот Шредингера
Из всех научных открытий Шрёдингера одно стало особенно известным и сохранилось до наших дней: кот Шрёдингера . Это, безусловно, самый популярный парадокс в квантовой физике. У него есть несколько вариаций. Давайте рассмотрим их: Эрвин Шрёдингер предложил его в 1935 году в мысленном эксперименте, который наглядно демонстрирует, насколько запутанным может быть квантовый мир.
Парадокс начинается с представления кошки внутри полностью непрозрачной коробки. Внутри него был установлен механизм, соединяющий детектор электронов с молотком. Сразу под молотком помещается стеклянный флакон с смертельной для кошки дозой яда. Если детектор улавливает электрон, он может активировать механизм, заставляющий молоток упасть и разбить пузырек с ядом.
Далее происходит выстрел электроном, и логично предположить несколько вариантов развития событий. Во-первых, детектор может зафиксировать электрон, запустив механизм, который заставляет молоточек опуститься и высвободить яд. Если детектор зафиксирует хотя бы один электрон, этого достаточно для активации механизма. В этом случае кошка вдыхает яд и умирает. Когда мы сегодня откроем коробку, мы обнаружим кошку мертвой.
Другая возможность, которая может произойти, заключается в том, что электрон изгибает другой путь, и детектор не улавливает его. Таким образом, механизм или не срабатывает, и бутылка не разбивается. Вот так кошка еще жива. В этом случае, когда вы откроете коробку, это животное окажется в целости и сохранности.
Пока всё кажется логичным. В конце концов, это эксперимент с 50% вероятностью выживания или гибели животного. Однако квантовая физика бросает вызов здравому смыслу. Последствия парадокса кота Шрёдингера отражают дилеммы, с которыми сталкивается квантовая физика в своём стремлении понять Вселенную.
Объяснение парадокса
Электрон — это одновременно и волна, и частица. Чтобы полностью это понять, мы должны знать, что электрон вылетает подобно пуле, но одновременно и подобно волне. Это похоже на волны, которые образуются, когда мы бросаем камень в лужу. То есть он может двигаться по разным траекториям одновременно. Они не перекрываются, а накладываются друг на друга, подобно тому как волны накладываются в луже воды. Таким образом, он движется по пути к детектору, но одновременно движется и по противоположному пути.
Если электрон будет обнаружен, кошка умрет. В то же время, если он не будет обнаружен и останется живой. На атомном уровне мы видим, что обе вероятности совпадают, и мы не знаем, останется ли животное живым или мертвым одновременно. Оба состояния одинаково реальны и вероятны. Однако, когда мы открываем коробку, мы видим только «жив» или «мертв».
Если обе вероятности истинны и реальны, почему мы видим только одну? Объяснение кроется в том, что эксперимент применяет законы квантовой физики. Однако кот не является квантовой системой. Это потому, что квантовая физика работает на субатомном уровне и только при определенных условиях. Другими словами, она справедлива только для определенных изолированных частиц . Любое взаимодействие с окружающей средой делает законы квантовой физики неприменимыми.
Многие частицы взаимодействуют друг с другом, поэтому квант нельзя применить к реальному и большому миру, как это происходит на примере этого животного. Вы также не можете применять эти законы в жаркую погоду. Кошка - горячая материя, и мы, открывая коробку, чтобы увидеть результат, взаимодействуем и загрязняем тест. Сам факт наблюдения загрязняет эксперимент и определяет реальность по сравнению с остальным.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о Шредингере и его подвигах.