Меню

Квантовая кот мертвый живой

Квантовая физика или как оставить кота Шредингера в живых

Автор AliGuild _
Эта статья описывает интересный мыслительный эксперимент, где кот жив и мёртв одновременно, а также решение этого загадочного вопроса!

Здравствуй, дорогой читатель моей статьи, надеюсь, вы уже прочитали название и останетесь со мной до конца только в одном состоянии! Сегодня поговорим о квантовой физике, а именно о коте Шрёдингера.

Довольно интересное явление, давайте перейдём к сути этого мысленного эксперимента- В коробку помещён кот, счётчик Гейгера, некоторое атомное вещество, реле с молотком и кислота.
Если атомное ядро разрывается, то счётчик Гейгера считывает этот момент, ток проходит, реле с молотком срабатывает и бьёт по синильной кислоте – кот умирает.
Если ядро не разрывается, то кот остаётся жив. Самое интересное, что шанс смерти кота 50%, суть квантовой физики в том, что если не наблюдать за ядром, то его состояние является суперпозицией, кот и жив и мёртв одновременно!

Если наблюдать, то мы увидим только одно состояние(мёртв или жив). Этот эксперимент показывает нам, о неполноте знаний квантовой физики! Мы не можем предсказать конечный итог и до определённого момента мы представляем два состояния сразу.

Шрёдингер даже ввёл термин «квантовая запутанность» характеризующий квантовые состояния и суперпозиции.
Эксперимент не реален в нашем мире, так как на исход влияют физические силы и другие факторы.

Учёные до недавнего времени так и считали, но американские учёные смогли найти способ расчёта будущего состояния ядра.
Частота вспышек атома увеличивалась к тому моменту, когда атом перейдёт в «тёмное» состояние.

Наш мир полон тайн, нам ещё многое предстоит узнать!

Я надеюсь, вам было интересно на протяжении всей этой коротенькой статьи и вы поддержите меня, спасибо! Источник: http://zen.yandex.ru/id/5e8113b96e38a37070d2cd71

Данная статья размещена в рамках моего Проекта помощи начинающим и малоизвестным авторам на Дзен и Ютуб. Смотрите, Читайте, Комментируйте!

Источник

Кто такой кот Шредингера и как он влияет на жизнь каждого из нас?

Наверняка почти каждый, кто читает сейчас этот пост хотя бы раз слышал про знаменитый мысленный эксперимент из области квантовой механики под названием «кот Шредингера», про кота, который «и жив, и мертв одновременно». Но задумывались ли вы как можно использовать эту мысль на практике в реальной жизни?

История эксперимента

В далеком 1935 году австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер опубликовал статью с мысленным экспериментом, которым он хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем (микротела) к макроскопическим (объекты окружающего мира).

Вот текст оригинальной статьи:

Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеса. Некий кот заперт в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распаться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях.

Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.

Простыми словами: в ящике находится кот и колба с ядом, которая раскрывается в зависимости от того распадется атом внутри устройства или нет. Вероятность распада, а следовательно смерти кота — 50 %. Мы закрываем ящик и ждем час. Если ядро распадается , то это происходит мгновенно, но мы не можем знать распалось ли оно или нет. Когда мы откроем ящик есть два варианта развития событий: а) ядро распалось, кот мертв б) ядро не распалось, кот жив. Но до тех пор, пока наблюдатель-экспериментатор не открыл ящик мы не можем знать наверняка что произошло, поэтому кот, якобы, жив и мертв одновременно. На деле мы понимаем, что исход может быть один, но из-за принципа квантовой неопределенности возникает состояние между жизнью и смертью, которое невозможно в реальном мире (а в квантовой механики почти все явления построены на этом состоянии). Мы понимаем, что ядро может либо распадаться, либо не распадаться, а промежуточного состояния для этого не существует, и в тот момент когда мы открываем ящик мы узнаем результат, но до этого мы находимся в неведении и для нашей реальности подходят оба варианта.

Читайте также:  Лечение при переломе челюсти у кота

Как это использовать в реальной жизни?

К сожалению или к счастью, человеческий мозг устроен таким образом, что абсолютно любое действие, явление или внешний фактор он подвергает тщательному анализу, результаты которого влияют на наше мнение относительно объекта анализа. Поэтому людям свойственно сомневаться в чем-либо, особенно когда они сталкиваются с неопределенностью. Нравлюсь ли я девушке/парню? Получу ли я повышение по службе? Смогу ли я добиться своей цели? Список сомнений может варьироваться от размеров тетрадного листа до целых альманахов.

На деле все проще, чем мы представляем себе в голове. Вспоминаем эксперимент с котом Шредингера — кот либо мертв, либо жив. Третьего варианта не дано, однако мы не узнаем исход эксперимента до тех пор, пока не откроем ящик. Спроецируем это на наши жизненные проблемы: спроектируйте в голове вашу проблемы и выберите два наиболее вероятных исхода события, желательно самый положительный и самый отрицательный результат последствий ваших действий. Вам остается лишь открыть ящик, то есть сделать то, в чем вы сомневаетесь, либо подождать пока произойдет событие X.

Данное сравнение довольно удачно использовал герой сериала «Теория большого взрыва»:

Источник



Физики придумали как спасти кота Шредингера

В 1935 году австрийский физик Эдвин Шредингер предложил мысленный эксперимент, с целью продемонстрировать всю абсурдность квантовой механики. Участником мысленного эксперимента стал кот Шредингера, которого вместе с радиоактивным веществом и специальным механизмом, открывающим колбу с ядом, помещают в закрытый ящик. В случае распада радиоактивного атома – а это может произойти в любой момент времени, но когда точно неизвестно – механизм откроет емкость с ядом и кот погибнет. Но узнать, распался ли радиоактивный атом или нет, можно только заглянув в коробку. До этого момента, согласно принципам квантовой физики, кот одновременно и жив, и мертв. Это состояние известно как «квантовая суперпозиция» – совокупность всех состояний, в которых может одновременно находиться кот. Но можно ли как-то спасти несчастное животное? Физики полагают, что да.

Читайте также:  Очень едкая моча у кота

Единственное, что сегодня ученым точно известно, это то, что кошки очень любят коробки

Кот в коробке

Принято считать, что кот Шредингера может находиться одновременно в двух состояниях, но исследователи из Йельского университета полагают, что кот может быть не только мертвым или живым, но что его можно спасти от гибели. Все дело в обнаруженном предупреждающем знаке для квантовых переходов, которые когда-то считались мгновенными и непредсказуемыми. В результате, судьба кота Шредингера может быть не только предсказана заранее, но даже обращена вспять! Несмотря на то, что знаменитый кот Шредингера – мысленный эксперимент, в нем заключена ключевая загадка квантовой теории.

Квантовая физика очень и очень странная и если вам кажется, что вы ее не понимаете, не беспокойтесь, так чувствуют себя даже физики. О том, почему квантовая физика так похожа на магию, читайте в здесь.

Основное предположение квантовой механики заключается в том, что в мельчайших масштабах свойства атомов квантованы, что означает, что частицы принимают дискретные, а не непрерывные состояния. Например, электрон может находиться в низкоэнергетическом состоянии, но если добавить немного больше энергии, он не будет медленно переходить в новое высокоэнергетическое состояние. Скорее, в новое состояние он перейдет непредсказуемо. Более того, если не наблюдать за ним, то атом может принимать промежуточные состояния – он будет находиться в обоих состояниях одновременно, а затем, как только вы его заметите, сразу же перейдет в одно состояние или в другое.

Однако эксперимент, проведенный в прошлом году, похоже, усложняет некоторые из основных идей квантовой теории. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature, физикам удалось предсказать вид атомного поведения, называемый квантовым скачком, и даже обратить скачок вспять. Эксперимент оказался возможным на искусственном атоме в лабораторных условиях.

Пока кот находится в коробке, он одновременно и жив и мертв

Необходимо отметить, что подобные исследования поднимают более серьезные вопросы о природе физики и могут иметь важные последствия для совершенствования квантовых компьютеров, работа которых полагается на правила квантовой механики. Подробнее о том, что такое квантовый компьютер и как он работает, читайте в нашем материале.

Как предсказать квантовый скачок?

Искусственные атомы называют кубитами. Они применяются в качестве основных единиц информации в квантовом компьютере. При каждом измерении кубита он выполняет квантовый скачок, но эти скачки непредсказуемы, а все попытки построить квантовые вычисления крайне проблематичны. В попытках спасти кота Шредингера, команда из Йельского университета разработала эксперимент для косвенного наблюдения сверхпроводящего кубита.

Для проведения эксперимента ученые подготовили специальную установку, включающую три микроволновых генератора для облучения кубита, которые находились в герметичном трехмерном корпусе из алюминия. В ходе исследования физики использовали два специально настроенных микроволновых сигнала. Один луч микроволнового света давал энергию для квантового скачка, а другой позволял ученым следить за ситуацией. Обнаружить квантовые скачки удалось когда «атом» возбуждался или терял энергию. Как пишет The Guardian, исследователи считают, что «квантовые скачки» – это не столько резкие скачки между энергетическими уровнями атомов, но постепенные переходы, больше похожие на скольжение.

Читайте также:  Сколько должен весить нормальный кот

Еще больше увлекательных статей о нашей удивительной Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

«Квантовые скачки атома в некоторой степени аналогичны извержениям вулкана. Они абсолютно непредсказуемы в долгосрочной перспективе, пишут авторы исследования

Отмечу, что в обычных атомах «состояния» представлены расположением электрона вокруг ядра атома, но в этом искусственном атоме состояние представлено квантованым свойством, значение которого изменяется по мере прохождения электронами ограждения короба из алюминия. Технически эта квантовая система – двухкубитный квантовый компьютер, следующий тем же принципам, что и другие квантовые системы, включая электроны вокруг атомов.

Однако, даже не смотря на потрясающие результаты, у исследователей было лишь мгновение до того, как произошел переход между состояниями. Это означает, что ученые не могут предсказать точный день и время перехода состояния атома. Но этот уровень предвидения может быть полезен для квантовых компьютеров. Технология, основанная на этом эксперименте, может позволить исследователям квантовых вычислений идентифицировать ошибки прямо по мере их возникновения.

Важно понимать, что предстоит еще много работы, прежде чем эти исследования будут интегрированы в существующие квантовые компьютеры. Другие эксперты в этой области приветствовали исследование, а профессор Влатко Ведрал из Оксфордского университета охарактеризовал его как «очень красивый эксперимент». А как вы думаете, можно ли спасти кота Шредингера? Ответ будем ждать здесь!

Источник

Квантовая физика или как оставить кота Шредингера в живых

Автор AliGuild _
Эта статья описывает интересный мыслительный эксперимент, где кот жив и мёртв одновременно, а также решение этого загадочного вопроса!

Здравствуй, дорогой читатель моей статьи, надеюсь, вы уже прочитали название и останетесь со мной до конца только в одном состоянии! Сегодня поговорим о квантовой физике, а именно о коте Шрёдингера.

Довольно интересное явление, давайте перейдём к сути этого мысленного эксперимента- В коробку помещён кот, счётчик Гейгера, некоторое атомное вещество, реле с молотком и кислота.
Если атомное ядро разрывается, то счётчик Гейгера считывает этот момент, ток проходит, реле с молотком срабатывает и бьёт по синильной кислоте – кот умирает.
Если ядро не разрывается, то кот остаётся жив. Самое интересное, что шанс смерти кота 50%, суть квантовой физики в том, что если не наблюдать за ядром, то его состояние является суперпозицией, кот и жив и мёртв одновременно!

Если наблюдать, то мы увидим только одно состояние(мёртв или жив). Этот эксперимент показывает нам, о неполноте знаний квантовой физики! Мы не можем предсказать конечный итог и до определённого момента мы представляем два состояния сразу.

Шрёдингер даже ввёл термин «квантовая запутанность» характеризующий квантовые состояния и суперпозиции.
Эксперимент не реален в нашем мире, так как на исход влияют физические силы и другие факторы.

Учёные до недавнего времени так и считали, но американские учёные смогли найти способ расчёта будущего состояния ядра.
Частота вспышек атома увеличивалась к тому моменту, когда атом перейдёт в «тёмное» состояние.

Наш мир полон тайн, нам ещё многое предстоит узнать!

Я надеюсь, вам было интересно на протяжении всей этой коротенькой статьи и вы поддержите меня, спасибо! Источник: http://zen.yandex.ru/id/5e8113b96e38a37070d2cd71

Данная статья размещена в рамках моего Проекта помощи начинающим и малоизвестным авторам на Дзен и Ютуб. Смотрите, Читайте, Комментируйте!

Источник