Шредингерова теорија у једноставним терминима. Сцхродингер-ова мачка. Ервин сцхродингер

Карактеристична карактеристика рада истакнутог научника Ервин Сцхродингер постојала је нека врста "секундарног". Сам се ретко бавио одређеним научним проблемом. Његов омиљени жанр рада био је одговор на нечије научно истраживање, развој овог рада или његове критике. Упркос чињеници да је сам Сцхродингер био по својој природи индивидуалиста, увек му је требало неко друго мишљење, подршка за даљи рад. Упркос овом јединственом приступу, Сцхродингер је успео да направи много открића.

Биографске информације

Шредингерова теорија је сада позната не само студентима физичких и математичких факултета. Биће занимљиво свакоме ко има интерес за популарну науку. Ову теорију је створио познати физичар Е. Сцхродингер, који је ушао у историју као један од твораца квантне механике. Научник је рођен 12. августа 1887. године у породици власника фабрике за производњу кесе. Будући научник, познат широм света због своје мистерије, био је одушевљен ботаником и сликањем у детињству. Његов први ментор је био његов отац. Године 1906. Сцхродингер је започео студије на Универзитету у Бечу, током којег се почео дивити физици. Када је Први светски рат стигао, научник је отишао у службу артиљерије. У слободно вријеме проучавао је теорије Алберта Ајнштајна.

Почетком 1927. године дошло је до драматичне ситуације у науци. Е. Сцхродингер је сматрао да идеја континуитета таласа треба да буде основа теорије квантних процеса. Хеисенберг је, напротив, сматрао да је основа за ово поље знања требало да буде концепт дисконтинуитета таласа, као и идеја квантних скокова. Ниелс Бохр није заузимао ниједну позицију.

Напредак у науци

За стварање концепта таласне механике 1933. године, Сцхродингер је добио Нобелову награду. Међутим, одгајани у традицији класичне физичари, научници Нисам могао да размишљам у другим категоријама и нисам сматрао да је квантна механика потпуно развијена грана знања. Није могао да задовољи двојно понашање честица и покушао је да га искључиво смањи на талас. У својој дискусији са Н. Бохром, Сцхродингер је то рекао овако: "Ако планирамо да очувамо ове квантне скокове у науци, онда ми је генерално жао што сам свој живот повезао са атомском физиком".

Даљи рад истраживача

У исто време, Шредингер није био само један од креатора модерне квантне механике. Он је био научник који је увео термин "објективност описа" у научну употребу. То је могућност научних теорија да опишу стварност без учешћа посматрача. Његова даљња истраживања била су посвећена теорији релативности, термодинамичким процесима, нелинеарној Бордовој електродинамици. Такође, научници су неколико пута покушали да створе уједињену теорију поља. Поред тога, Е. Сцхродингер је говорио на шест језика.

Најпознатија мистерија

Шредингерова теорија, у којој се појављује иста мачка, израсла је из критике квантне теорије научника. Један од његових главних принципа је да, иако се систем не прати, он је у стању суперпозиције. Наиме, у двије или више држава које искључују међусобно постојање. Стање суперпозиције у науци има следећу дефиницију: то је способност кванта, који такође може бити електрон, фотон или, на пример, нуклеус атома, да буде истовремено у два стања или чак у две тачке у простору у време када нико не гледа.

Објекти у различитим световима

Веома је тешко за обичну особу да схвати такву дефиницију. Заиста, сваки предмет материјалног света може бити или у једној тачки у простору или у другој. Да би се илустровао овај феномен може бити како слиједи. Посматрач узима две кутије и ставља тениску лоптицу у једну од њих. Јасно је да је он у једној кутији, а не у другој. Али ако ставимо електрон у један од контејнера, онда ће следећа тврдња бити истинита: ова честица је истовремено у две кутије, без обзира колико се то чинило парадоксално. На исти начин, електрон у атому није у строго дефинисаној тачки у било ком тренутку. Окреће се око нуклеуса, који се налази на свим тачкама орбите у исто време. У науци, овај феномен се назива "електронски облак".

Шта је научник желео да докаже?

Дакле, понашање малих и великих објеката се спроводи према потпуно различитим правилима. У квантном свету постоје неки закони, ау макрокозму - потпуно различити. Међутим, не постоји такав концепт који би објаснио прелазак из света материјалних објеката, познатих људима, у микросвијет. Шредингерова теорија је створена како би показала недовољност истраживања у области физике. Научник је желио показати да постоји наука, чија је сврха описати мале објекте, а постоји и поље знања које проучава обичне предмете. На много начина, захваљујући раду научника, постојала је подела физике на две области: квантна и класична.

Шредингерова теорија: Опис

Научник је описао свој чувени мисаони експеримент 1935. године. У свом понашању, Сцхродингер се ослањао принцип суперпозиције. Шредингер је нагласио да све док не посматрамо фотон, он може бити и честица и талас; и црвена и зелена; и округли и квадратни. Овај принцип несигурности, који директно произилази из концепта квантног дуализма, користио је Шредингер у својој добро познатој загонетки о мачки. Укратко, значење експеримента је следеће:

• Мачка се ставља у затворену кутију, као и контејнер који садржи хидроцианична киселина и радиоактивне супстанце.
• Језгра у року од једног сата може да се разбије. Вероватноћа за то је 50%.
• Ако се атомско језгро распада, биће фиксирано помоћу Геигеровог бројача. Механизам ће радити, а кутија са отровом ће бити сломљена. Мачка ће умрети.
• Ако се колапс не догоди, Сцхродингер-ова мачка ће бити жива.

Према овој теорији, док се мачка не прати, она је истовремено у два стања (мртва и жива), баш као и нуклеус атома (распаднут или не распада). Наравно, ово је могуће само по законима квантног света. У макрокозмосу, мачка не може бити жива и мртва у исто време.

Парадокс посматрача

Да бисмо разумели суштину Шредингерове теорије, неопходно је имати идеју о парадоксу посматрача. Његово значење је да објекти микросвијета могу бити истовремено у два стања само када се не прате. На пример, у науци је познат такозвани "Експеримент са 2 слота и посматрача". Научници су усмјерили сноп електрона на непрозирну плочу на којој су направљена два вертикална отвора. На екрану иза плоче, електрони су обојили вални узорак. Другим ријечима, оставили су црне и бијеле пруге. Када су истраживачи хтели да посматрају како електрони лете кроз прорезе, честице су приказале само две вертикалне пруге на екрану. Понашали су се као честице, не као таласи.

Копенхагенско објашњење

Модерно објашњење Сцхродингер-ове теорије назива се Копенхаген. Полазећи од парадокса посматрача, звучи овако: док год нитко не гледа атомско језгро у систему, он је истовремено у два стања - дезинтегриран и неинтегрисан. Међутим, тврдња да је мачка жива и мртва у исто време је изузетно погрешна. Заиста, у макрокозмосу се исти феномени као у микросвијету никада не примећују.

Дакле, не говоримо о систему мачка-нуклеус, већ о чињеници да су Геигеров бројач и атомско језгро међусобно повезани. Кернел може да изабере једно или друго стање у тренутку када се мере. Међутим, тај избор се не догађа у тренутку када експериментатор отвори кутију са Сцхродингеровом мачком. Заправо, отварање кутије се одвија у макрокозмосу. Другим речима, у систему који је веома далеко од атомског света. Због тога, кернел бира своје стање у тачном тренутку када погоди детектор Геигеровог бројача. Тако је Ервин Шредингер у свом мисаоном експерименту описао систем недовољно.

Општи закључци

Према томе, није сасвим тачно повезати макросистем са микроскопским светом. У макрокосмосу, квантни закони губе своју моћ. Језгро атома може бити истовремено у два стања само у микросвијету. Исто се не може рећи за мачку, јер је она предмет макрокозмоса. Дакле, само на први поглед изгледа да мачка прелази из суперпозиције у једну од држава у тренутку отварања кутије. Заправо, његова судбина се одређује у тренутку када атомско језгро ступа у интеракцију са детектором. Закључак се може извести на следећи начин: стање система у енигми Ервина Сцхродингера није ни на који начин повезано са човеком. Она не зависи од експериментатора, већ од детектора - објекта који "посматра" језгро.

Наставак концепта

Шредингерова теорија описана је једноставним речима на следећи начин: све док посматрач не посматра систем, он може бити у два стања истовремено. Међутим, други научник, Еугене Вигнер, отишао је даље и одлучио да доведе Сцхродингер концепт до потпуне апсурдности. "Дозволите ми!", Рекао је Вигнер. "А шта ако његов колега стоји поред експериментатора који гледа мачку?" Партнер не зна шта је тачно сам експериментатор видио када је отворио кутију с мачком. Шредингерова мачка излази из стања суперпозиције. Међутим, не за колегу посматрача. Само у том тренутку када судбина мачке постане позната потоњем, животиња се коначно може назвати живом или мртвом. Поред тога, милијарде људи живе на планети Земљи. Најновија пресуда се може донијети само када резултат експеримента постане власништво свих живих бића. Наравно, сви људи могу кратко рећи судбину мачке и теорију Шредингера, али то је веома дуг и напоран процес.

Принципи квантног дуализма у физици никада нису били побијени Сцхродингеровим менталним експериментом. У одређеном смислу, свако биће се може назвати живим или мртвим (у суперпозицији) све док постоји бар једна особа која га не посматра.