Home » Articole » Blog » Pisica lui Schrödinger este vie sau moartă?

Pisica lui Schrödinger este vie sau moartă?

Pisica lui Schrödinger

Poate cel mai faimos, și în același timp cel mai puțin înțeles experiment de gândire, este pisica lui Schrödinger. Schrödinger a descris acest experiment astfel:

”Pot apare chiar cazuri ridicole. O pisică este introdusă într-o cameră de oțel, împreună cu următorul dispozitiv (care trebuie asigurat împotriva interferenței directe a pisicii): într-un contor Geiger există o mică cantitate de substanță radioactivă, atât de mică încât este posibil ca în decursul unei ore unul din atomi să se dezintegreze, dar, de asemenea, există o probabilitate egală ca niciun atom să nu se dezintegreze; dacă se întâmplă, tubul dcontorului se descarcă și, printr-un releu, eliberează un ciocan care sfărâmă un vas mic cu acid cianhidric. Dacă cineva a părăsit întregul sistem timp de o oră, ar putea spune că pisica mai trăiește dacă între timp niciun atom nu s-a deteriorat. Prima dezintegrare atomică ar fi otrăvit-o. Funcția psi a întregului sistem ar exprima acest lucru prin faptul că are în ea pisica atât vie cât și moartă (să se ierte expresia) amestecate în părți egale.”

În lumea de zi cu zi ne-am obișnuit cu aspecte controversate ale existenței lucrurilor. Dar în mecanica cuantică, sistemele individuale prezintă un comportament diferit, care depinde de observarea lor.

Putem face un experiment fizic real foarte neintuitiv, cu două fante subțiri, apropiate. În versiunea de bază a acestui experiment, o sursă de lumină coerentă, cum ar fi un fascicul laser, luminează o placă străpunsă de două fante paralele, iar lumina care trece prin fante este observată pe un ecran în spatele plăcii. Natura luminoasă a luminii determină ca undele luminoase care trec prin cele două fante să interfereze, producând benzi luminoase și întunecate pe ecran – un rezultat care nu ar fi de așteptat dacă lumina ar fi constituită din particule clasice. Cu toate acestea, lumina este întotdeauna observată ca fiind absorbită de ecran în puncte discrete, ca particule individuale (nu unde), modelul de interferență care apare prin densitatea variabilă a acestor incidențe de particule pe ecran. Mai mult, versiunile experimentului care includ detectorii la fante arată că fiecare foton detectat trece printr-o singură fanta (ca și o particulă clasică) și nu prin ambele fante (așa cum ar fi o undă). Totuși, astfel de experimente demonstrează că particulele nu formează modelul de interferență dacă se detectează prin care fante trec. Aceste rezultate demonstrează principiul dualității undă-particulă.

Experimentul celor două fante
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Double-slit.svg

Alte entități la scară atomică, cum ar fi electronii, se constată că prezintă același comportament când sunt îndreptate către o fantă dublă. În plus, se constată că detectarea impacturilor individuale discrete este inerent probabilistă, ceea ce este inexplicabil folosind mecanica clasică.

Chiar și trimiterea fotonilor printr-o singură dată vă oferă același model de interferență. La o intervenție a unui observator care verifică prin ce fantă trec fotonii, modelul de interferență va dispărea.

În ce condiții o observație schimbă rezultatul? Ce constituie realizarea unei observații? Și un om trebuie să fie un „observator” sau ar putea fi suficientă o măsurare anorganică, prin dispozitive fără prezența unei ființe vii? Ce se întâmplă când deschideți camera în care se găsește pisica? Practic, interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice ne spune că sunt doar două posibilități: vom găsi pisica moartă, sau vie. Dar ambele versiuni sunt la fel de probabile, deci înainte de a deschide cutia pisica se găsește într-o stare nedeterminată.

În realitate, fiecare interacțiune între două particule cuantice are potențialul de a determina starea cuantică, colapsând efectiv funcția de undă cuantică în cea mai comună interpretare, cea de la Copenhaga. Însuși Schrödinger a afirmat în acest sens::

”Este tipic pentru aceste cazuri ca o nedeterminare inițial limitată la domeniul atomic devine transformată într-o indeterminare macroscopică, care poate fi apoi rezolvată prin observație directă. Asta ne împiedică să acceptăm atât de naiv ca valid un „model neclar” pentru a reprezenta realitatea. În sine, nu ar însemna nimic neclar sau contradictoriu. Există o diferență între o fotografie neclară sau defocalizată și o imagine obturată de nori și ceață.”

Este oare necesar ca pisica să fie un observator, sau existența sa într-o singură stare clasică bine definită necesită un alt observator extern? Fiecare alternativă părea absurdă pentru Einstein, care a fost impresionat de capacitatea experimentului de gândire de a evidenția aceste probleme. Într-o scrisoare adresată lui Schrödinger din 1950, el a scris:

”Sunteți singurul fizician contemporan, pe lângă Laue, care vede că nu se poate ajunge la considerarea realității, dacă se judecă cinstit. Mulți dintre ei pur și simplu nu văd ât de riscant se joacă cu realitatea – realitatea ca ceva independent de ceea ce este stabilit experimental. Interpretarea lor este, totuși, refutată cel mai elegant de sistemul dvs. cu atomul radioactiv + amplificator + încărcătura de praf de pușcă + pisica într-o cutie, în care funcția psi a sistemului conține atât pisica vie cât și făcută bucăți. Nimeni nu se îndoiește că prezența sau absența pisicii este ceva independent de actul de observare.”

Everett a propus în 1957 o nouă interpretare a fizicii cuantice, cunoscută ca interpretarea multor lumi a mecanicii cuantice. Teoria afirmă că, după o observație, destinul unui observator este împărțit în cât mai multe destine cu rezultate posibile, o consecință foarte directă a ecuației lui Schrödinger, de îndată ce este aplicată proceselor de observare. Arborele destinelor multiple este o soluție a ecuației lui Schrödinger. Everett nu a inventat acest arbore, l-a găsit studiind cu atenție ecuația fundamentală a fizicii cuantice.

Lumile multiple sunt lumi relative la destinul observatorilor. Destinul fiecărui observator are o lume proprie, pe care nu o poate împărtăși cu celelalte destine, dar pe care o poate împărtăși cu alți observatori, cu condiția să se poată compune din destinele lor. Dar toate aceste destine, și lumile lor relative, apar într-un singur univers, un spațiu-timp. Teoria lui Everett nu este decât o teorie cuantică obișnuită, care poate fi aplicată în orice spațiu-timp, R4 sau altul.

Deci, pisica lui Schrödinger este vie sau moartă? În funcție de cine întrebi, răspunsul poate fi; nu se știe dacă este vie sau moartă, este vie, este moartă, sau este și vie și moartă.

Totul e clar, nu?

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9,99$29,02 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9,99$28,47 Selectează opțiunile
Mecanica cuantică fenomenologică
Mecanica cuantică fenomenologică

O introducere la nivel fenomenologic, cu un aparat matematic minimal, în mecanica cuantică. Un ghid pentru cine dorește să înțeleagă cea mai modernă, mai complexă și mai neconformă disciplină fizică, un domeniu care a schimbat fundamental percepțiile oamenilor de știință … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4,99$12,19 Citește mai mult

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *