La teoria di Schrödinger in termini semplici. Il gatto di Schrödinger. Erwin Schrödinger

Caratteristica caratteristica del lavoro di uno scienziato eccezionale Erwin Schrödinger c'era una sorta di "secondario". Lui stesso raramente ha affrontato un certo problema scientifico. Il suo genere preferito di lavoro era la risposta alla ricerca scientifica di qualcuno, lo sviluppo di questo lavoro o la sua critica. Nonostante Schrödinger stesso fosse un individualista per natura, ha sempre avuto bisogno del pensiero di qualcun altro, supporto per ulteriori lavori. Nonostante questo approccio unico, Schrodinger è riuscito a fare molte scoperte.

Informazioni biografiche

La teoria di Schrödinger è ora nota non solo agli studenti di facoltà fisiche e matematiche. Sarà interessante per chiunque abbia un interesse per la scienza popolare. Questa teoria fu creata dal famoso fisico E. Schrödinger, che passò alla storia come uno dei creatori della meccanica quantistica. Lo scienziato nacque il 12 agosto 1887 nella famiglia del proprietario della fabbrica per la produzione di tela cerata. Il futuro scienziato, famoso in tutto il mondo per il suo mistero, amava la botanica e la pittura nella sua infanzia. Il suo primo mentore era suo padre. Nel 1906, Schrödinger iniziò i suoi studi all'Università di Vienna, durante i quali iniziò ad ammirare la fisica. Quando arrivò la prima guerra mondiale, lo scienziato andò al servizio di un artigliere. Nel tempo libero studia le teorie di Albert Einstein.

All'inizio del 1927, una situazione drammatica si era sviluppata nella scienza. E. Schrödinger riteneva che l'idea della continuità ondulatoria dovesse essere alla base della teoria dei processi quantistici. Heisenberg, al contrario, credeva che la base per questo campo di conoscenza dovesse essere il concetto di discontinuità delle onde, così come l'idea dei salti quantici. Niels Bohr non ha preso nessuna delle posizioni.

I progressi della scienza

Per la creazione del concetto di meccanica ondulatoria nel 1933, Schrödinger ha ricevuto il premio Nobel. Tuttavia, cresciuto nella tradizione classica fisici, scienziato Non potevo pensare in altre categorie e non consideravo la meccanica quantistica come una vera e propria branca della conoscenza. Non poteva soddisfare il duplice comportamento delle particelle, e cercò di ridurlo esclusivamente all'onda. Nella sua discussione con N. Bohr, Schrödinger ha detto in questo modo: "Se pensiamo di preservare questi passi da gigante nella scienza, allora sono generalmente dispiaciuto di aver collegato la mia vita con la fisica atomica".

Ulteriore lavoro del ricercatore

Allo stesso tempo, Schrödinger non era solo uno dei creatori della moderna meccanica quantistica. Fu lui a essere lo scienziato che introdusse il termine "oggettività della descrizione" in uso scientifico. Questa è la possibilità delle teorie scientifiche di descrivere la realtà senza la partecipazione di un osservatore. La sua ulteriore ricerca è stata dedicata alla teoria della relatività, ai processi termodinamici, all'elettrodinamica Born non lineare. Inoltre, gli scienziati hanno fatto diversi tentativi per creare una teoria del campo unificata. Inoltre, E. Schrödinger ha parlato sei lingue.

Il mistero più famoso

La teoria di Schrödinger, in cui appare lo stesso gatto, è cresciuta fuori dalla critica della teoria quantistica dello scienziato. Uno dei suoi principi fondamentali è che mentre il sistema non è monitorato, è in uno stato di sovrapposizione. Vale a dire, in due o più stati che escludono l'esistenza l'uno dell'altro. Lo stato di sovrapposizione nella scienza ha la seguente definizione: è la capacità di un quanto, che può essere anche un elettrone, un fotone o, per esempio, il nucleo di un atomo, essere simultaneamente in due stati o anche in due punti nello spazio in un momento in cui nessuno sta guardando.

Oggetti in mondi diversi

È molto difficile per una persona comune capire una tale definizione. In effetti, ogni oggetto del mondo materiale può trovarsi in un punto nello spazio o in un altro. Per illustrare questo fenomeno può essere il seguente. L'osservatore prende due scatole e mette una palla da tennis in una di esse. Sarà chiaro che è in una scatola e non in un'altra. Ma se mettiamo un elettrone in uno dei contenitori, allora la seguente affermazione sarà vera: questa particella è in due scatole allo stesso tempo, non importa quanto possa sembrare paradossale. Allo stesso modo, un elettrone in un atomo non si trova in un punto strettamente definito in un dato momento. Ruota attorno al nucleo, situato in tutti i punti dell'orbita allo stesso tempo. Nella scienza, questo fenomeno è chiamato "nube di elettroni".

Cosa voleva dimostrare lo scienziato?

Pertanto, il comportamento degli oggetti piccoli e grandi viene implementato in base a regole completamente diverse. Nel mondo dei quanti, ci sono alcune leggi e nel macrocosmo - completamente differenti. Tuttavia, non esiste un tale concetto che spiegherebbe la transizione dal mondo degli oggetti materiali, familiari alle persone, al micromondo. La teoria di Schrödinger è stata creata per dimostrare l'insufficienza della ricerca nel campo della fisica. Lo scienziato voleva dimostrare che esiste una scienza, il cui scopo è descrivere piccoli oggetti, e c'è un campo di conoscenza che studia i soggetti ordinari. In molti modi, grazie al lavoro dello scienziato, c'era una divisione della fisica in due aree: quella classica e quella classica.

Teoria di Schrödinger: Descrizione

Lo scienziato descrisse il suo famoso esperimento mentale nel 1935. Nella sua condotta, Schrödinger faceva affidamento il principio di sovrapposizione. Schrödinger ha sottolineato che finché non osserviamo un fotone, può essere sia una particella che un'onda; sia rosso che verde; sia rotondo che quadrato. Questo principio di incertezza, che deriva direttamente dal concetto di dualismo quantistico, è stato usato da Schrödinger nel suo indovinello ben noto sul gatto. Il significato dell'esperimento in breve è il seguente:

• Un gatto viene posto in una scatola chiusa, così come un contenitore che contiene acido cianidrico e sostanza radioattiva.
• Il nucleo entro un'ora può rompersi. La probabilità di questo è del 50%.
• Se il nucleo atomico si disintegra, verrà riparato da un contatore Geiger. Il meccanismo funzionerà e la scatola con il veleno sarà rotta. Il gatto morirà.
• Se il collasso non avviene, il gatto di Schrödinger sarà vivo.

Secondo questa teoria, mentre il gatto non viene monitorato, è simultaneamente in due stati (vivo e morto), proprio come il nucleo di un atomo (decaduto o non decaduto). Certo, questo è possibile solo secondo le leggi del mondo quantico. Nel macrocosmo, un gatto non può essere sia vivo che morto allo stesso tempo.

Paradosso dell'osservatore

Per comprendere l'essenza della teoria di Schrödinger, è anche necessario avere un'idea del paradosso dell'osservatore. Il suo significato è che gli oggetti del micromondo possono essere simultaneamente in due stati solo quando non sono monitorati. Ad esempio, nella scienza, è noto il cosiddetto "Esperimento con 2 slot e un osservatore". Gli scienziati hanno diretto un fascio di elettroni su una piastra opaca in cui sono state realizzate due fessure verticali. Sullo schermo dietro il piatto, gli elettroni dipingevano un motivo a onde. In altre parole, hanno lasciato strisce bianche e nere. Quando i ricercatori volevano osservare come gli elettroni volano attraverso le fessure, le particelle mostrano solo due strisce verticali sullo schermo. Si sono comportati come particelle, non come le onde.

Spiegazione di Copenaghen

La spiegazione moderna della teoria di Schrödinger si chiama Copenaghen. Procedendo dal paradosso dell'osservatore, suona come segue: fintanto che nessuno guarda il nucleo atomico nel sistema, è simultaneamente in due stati: disintegrato e non integrato. Tuttavia, la dichiarazione che il gatto è vivo e morto allo stesso tempo è estremamente errata. Infatti, nel macrocosmo non si osservano mai gli stessi fenomeni del micromondo.

Pertanto, non stiamo parlando del sistema cat-core, ma del fatto che un contatore Geiger e un nucleo atomico sono collegati. Il kernel può scegliere l'uno o l'altro stato nel momento in cui vengono prese le misure. Tuttavia, questa scelta non ha luogo nel momento in cui lo sperimentatore apre la scatola con il gatto di Schrodinger. In effetti, l'apertura della scatola avviene nel macrocosmo. In altre parole, in un sistema molto lontano dal mondo atomico. Pertanto, il kernel seleziona il suo stato nel momento esatto in cui colpisce il rilevatore del contatore Geiger. Così, nel suo esperimento mentale, Erwin Schrödinger descrisse il sistema in modo insufficiente.

Conclusioni generali

Pertanto, non è del tutto corretto associare il macrosistema al mondo microscopico. Nel macrocosmo, le leggi quantistiche stanno perdendo il loro potere. Il nucleo di un atomo può essere simultaneamente in due stati solo nel micromondo. Lo stesso non si può dire del gatto, poiché è un oggetto del macrocosmo. Pertanto, solo a prima vista sembra che il gatto si sposti dalla sovrapposizione a uno degli stati al momento dell'apertura della scatola. In realtà, il suo destino è determinato nel momento in cui il nucleo atomico interagisce con il rilevatore. La conclusione può essere fatta come segue: lo stato del sistema nell'enigma di Erwin Schrodinger non è in alcun modo collegato all'uomo. Non dipende dallo sperimentatore, ma dal rilevatore - un oggetto che "osserva" il nucleo.

Continuazione del concetto

La teoria di Schrödinger è descritta in termini semplici come segue: finché l'osservatore non guarda il sistema, può essere simultaneamente in due stati. Tuttavia, un altro scienziato, Eugene Wigner, è andato oltre e ha deciso di portare il concetto Schrödinger per completare l'assurdità. "Permettimi!" Disse Wigner. "E se il suo collega fosse in piedi accanto allo sperimentatore a guardare il gatto?" Il partner non sa cosa ha visto esattamente lo sperimentatore quando ha aperto la scatola con il gatto. Il gatto di Schrödinger emerge dallo stato di sovrapposizione. Tuttavia, non per un collega osservatore. Solo nel momento in cui il destino del gatto diventa noto a quest'ultimo, l'animale può infine essere chiamato vivo o morto. Inoltre, miliardi di persone vivono sul pianeta Terra. E l'ultimo verdetto può essere fatto solo quando il risultato dell'esperimento diventa proprietà di tutti gli esseri viventi. Naturalmente, tutte le persone possono raccontare brevemente il destino del gatto e la teoria di Schrödinger, ma è un processo molto lungo e laborioso.

I principi del dualismo quantistico in fisica non sono mai stati confutati dall'esperimento mentale di Schrödinger. In un certo senso, ogni essere può essere chiamato né vivo né morto (in sovrapposizione) finché c'è almeno una persona che non lo guarda.