Le paradoxe du chat de Schrödinger. Explication du sens. Un physicien américain a résolu le paradoxe du chat de Schrödinger

En 1935, le grand physicien, lauréat du prix Nobel et fondateur de la mécanique quantique Erwin Schrödinger formulait son célèbre paradoxe.

Le scientifique a suggéré que si vous prenez un certain chat et le placez dans une boîte en acier opaque avec une « machine infernale », alors dans une heure, il sera à la fois vivant et mort. Le mécanisme de la boîte ressemble à ceci : à l'intérieur du compteur Geiger se trouve une quantité microscopique d'une substance radioactive qui peut se désintégrer en un seul atome en une heure ; en même temps, avec la même probabilité, il ne peut pas se décomposer. Si une pourriture se produit, le mécanisme à levier fonctionnera et le marteau brisera le récipient avec de l'acide cyanhydrique et le chat mourra ; s'il n'y a pas de pourriture, le vaisseau restera intact et le chat sera bel et bien vivant.

Si nous ne parlions pas d'un chat et d'une boîte, mais du monde des particules subatomiques, alors les scientifiques diraient que le chat est à la fois vivant et mort, mais dans le macrocosme, une telle conclusion est incorrecte. Alors pourquoi opérons-nous avec de tels concepts quand nous parlons de particules de matière plus petites ?

L'illustration de Schrödinger est meilleur exemple pour décrire le principal paradoxe de la physique quantique : selon ses lois, des particules telles que des électrons, des photons et même des atomes existent dans deux états à la fois (« vivant » et « mort », si vous vous souvenez du chat qui souffre depuis longtemps). Ces états sont appelés superpositions.

Le physicien américain Art Hobson de l'Université de l'Arkansas (Arkansas State University) a proposé sa solution à ce paradoxe.

"Mesures en physique quantique sont basés sur le fonctionnement de certains dispositifs macroscopiques, comme un compteur Geiger, à l'aide desquels l'état quantique des systèmes microscopiques - atomes, photons et électrons - est déterminé. La théorie quantique implique que si vous connectez un système microscopique (particule) à un appareil macroscopique qui distingue deux états différents du système, alors l'appareil (compteur Geiger, par exemple) entrera dans un état d'intrication quantique et se retrouvera également dans deux superpositions en même temps. Cependant, il est impossible d’observer ce phénomène directement, ce qui le rend inacceptable », explique le physicien.

Hobson dit que dans le paradoxe de Schrödinger, le chat joue le rôle d'un appareil macroscopique, un compteur Geiger, connecté à un noyau radioactif pour déterminer l'état de désintégration ou de « non-désintégration » de ce noyau. Dans ce cas, un chat vivant sera un indicateur de « non-carie », et un chat mort sera un indicateur de carie. Mais selon la théorie quantique, le chat, comme le noyau, doit exister dans deux superpositions de vie et de mort.

Au lieu de cela, dit le physicien, l'état quantique du chat devrait être intriqué avec l'état de l'atome, ce qui signifie qu'ils sont dans une « relation non locale » l'un avec l'autre. Autrement dit, si l'état de l'un des objets intriqués change soudainement à l'opposé, alors l'état de sa paire changera également, quelle que soit leur distance l'un de l'autre. Ce faisant, Hobson se réfère à cette théorie quantique.

« La chose la plus intéressante dans la théorie de l'intrication quantique est que le changement d'état des deux particules se produit instantanément : aucun signal lumineux ou électromagnétique n'aurait le temps de transmettre des informations d'un système à un autre. Ainsi, on peut dire qu'il s'agit d'un seul objet. divisé en deux parties, quelle que soit la distance qui les sépare », explique Hobson.

Le chat de Schrödinger n'est plus vivant et mort en même temps. Il est mort si la désintégration se produit, et vivant si la désintégration ne se produit jamais.

Ajoutons que des solutions similaires à ce paradoxe ont été proposées par trois autres groupes de scientifiques au cours des trente dernières années, mais elles n'ont pas été prises au sérieux et sont restées inaperçues dans de larges cercles scientifiques. Hobson note que la résolution des paradoxes de la mécanique quantique, au moins théoriquement, est absolument nécessaire à sa compréhension approfondie.

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Le paradoxe du chat de Schrödinger

"Quiconque n'est pas choqué par la théorie quantique, ne le comprend pas », a déclaré Niels Bohr, le fondateur de la théorie quantique.
La base de la physique classique est la programmation sans ambiguïté du monde, autrement dit le déterminisme laplacéen, qui a été remplacé par l'avènement de la mécanique quantique par l'invasion d'un monde d'incertitudes et d'événements probabilistes. Et ici, les expériences de pensée se sont révélées utiles pour les physiciens théoriciens. Ce sont des pierres de touche sur lesquelles de nouvelles idées ont été testées.

"Le chat de Schrödinger" est une expérience de pensée, proposé par Erwin Schrödinger, avec qui il a voulu montrer le caractère incomplet de la mécanique quantique dans le passage des systèmes subatomiques aux systèmes macroscopiques.

Un chat est placé dans une boîte fermée. La boîte contient un mécanisme contenant un noyau radioactif et un conteneur de gaz toxique. La probabilité que le noyau se désintègre en 1 heure est de 1/2. Si le noyau se désintègre, il active le mécanisme, il ouvre un récipient de gaz et le chat meurt. Selon mécanique quantique, si aucune observation n'est faite du noyau, alors son état est décrit par la superposition (mélange) de deux états - le noyau pourri et le noyau non pourri, donc le chat assis dans la boîte est à la fois vivant et mort . Si la boîte est ouverte, l'expérimentateur ne peut voir qu'un seul état spécifique : « le noyau s'est désintégré, le chat est mort » ou « le noyau ne s'est pas désintégré, le chat est vivant ».

Quand le système cesse-t-il d’exister ? comment mélanger deux états et en choisir un en particulier ?

But de l'expérience- montrer que la mécanique quantique est incomplète sans certaines règles indiquant dans quelles conditions la fonction d'onde s'effondre (un changement instantané de l'état quantique d'un objet qui se produit lors de la mesure), et le chat devient mort ou reste en vie, mais cesse d'être un mélange des deux.

Puisqu’il est clair qu’un chat doit être soit vivant, soit mort (il n’y a pas d’état intermédiaire entre la vie et la mort), cela signifie que cela est également vrai pour le noyau atomique. Il sera nécessairement soit pourri, soit intact.

L'article de Schrödinger « La situation actuelle de la mécanique quantique », présentant une expérience de pensée avec un chat, est paru dans la revue allemande Natural Sciences en 1935 pour discuter du paradoxe EPR.

Les articles d’Einstein-Podolsky-Rosen et Schrödinger ont souligné la nature étrange de « l’intrication quantique » (terme inventé par Schrödinger), caractéristique des états quantiques qui sont une superposition des états de deux systèmes (par exemple, deux particules subatomiques).

Interprétations de la mécanique quantique

Au cours de l’existence de la mécanique quantique, les scientifiques en ont proposé différentes interprétations, mais les plus soutenues de toutes aujourd’hui sont celles de « Copenhague » et des « mondes multiples ».

"Interprétation de Copenhague"- cette interprétation de la mécanique quantique a été formulée par Niels Bohr et Werner Heisenberg lors collaborationà Copenhague (1927). Les scientifiques ont tenté de répondre aux questions découlant de la dualité onde-particule inhérente à la mécanique quantique, notamment la question de la mesure.

Dans l'interprétation de Copenhague, le système cesse d'être un mélange d'états et choisit l'un d'entre eux au moment où se produit l'observation. L'expérience avec le chat montre que dans cette interprétation, la nature même de cette observation - la mesure - n'est pas suffisamment définie. Certains pensent que l’expérience suggère que tant que la boîte est fermée, le système est dans les deux états simultanément, dans une superposition des états « noyau pourri, chat mort » et « noyau non pourri, chat vivant », et lorsque la boîte est ouverte , alors seulement la fonction d'onde s'effondre en l'une des options. D'autres supposent que « l'observation » se produit lorsqu'une particule du noyau frappe le détecteur ; cependant (et c'est le point clé de l'expérience de pensée) dans l'interprétation de Copenhague, il n'y a pas de règle claire qui dit quand cela se produit, et donc l'interprétation est incomplète jusqu'à ce qu'une telle règle y soit introduite, ou qu'on lui dise comment cela peut être introduit. La règle exacte est que le hasard apparaît là où l’approximation classique est utilisée pour la première fois.

Ainsi, on peut s'appuyer sur l'approche suivante : dans les systèmes macroscopiques on n'observe pas de phénomènes quantiques (sauf le phénomène de superfluidité et de supraconductivité) ; par conséquent, si nous imposons une fonction d’onde macroscopique à un état quantique, nous devons conclure de l’expérience que la superposition s’effondre. Et même si ce que signifie le fait d’être « macroscopique » en général n’est pas tout à fait clair, ce qui est certain à propos d’un chat, c’est qu’il s’agit d’un objet macroscopique. Ainsi, l’interprétation de Copenhague ne considère pas que le chat soit dans un état de confusion entre vivant et mort avant l’ouverture de la boîte.

Dans "l'interprétation de plusieurs mondes" la mécanique quantique, qui ne considère pas le processus de mesure comme quelque chose de spécial, les deux états du chat existent, mais décohèrent, c'est-à-dire un processus se produit dans lequel un système de mécanique quantique interagit avec son environnement et acquiert des informations disponibles dans l'environnement, ou devient autrement « empêtré » dans l'environnement. Et lorsque l'observateur ouvre la boîte, il s'emmêle avec le chat et à partir de là se forment deux états de l'observateur, correspondant à un chat vivant et à un chat mort, et ces états n'interagissent pas entre eux. Le même mécanisme de décohérence quantique est important pour les histoires « conjointes ». Dans cette interprétation, seul un « chat mort » ou un « chat vivant » peut figurer dans une « histoire partagée ».

En d’autres termes, lorsque la boîte est ouverte, l’univers se divise en deux univers différents, l’un dans lequel l’observateur regarde une boîte avec un chat mort, et dans l’autre, l’observateur regarde un chat vivant.

Le paradoxe de « l'ami de Wigner »

Le paradoxe de l'ami de Wigner est une expérience complexe du paradoxe du chat de Schrödinger. Le prix Nobel, le physicien américain Eugene Wigner a introduit la catégorie des « amis ». Après avoir terminé l'expérience, l'expérimentateur ouvre la boîte et voit un chat vivant. L'état du chat au moment de l'ouverture de la boîte passe à l'état « le noyau n'est pas pourri, le chat est vivant ». Ainsi, en laboratoire, le chat a été reconnu vivant. Il y a un « ami » à l’extérieur du laboratoire. L'ami ne sait pas encore si le chat est vivant ou mort. L'ami ne reconnaît le chat comme vivant que lorsque l'expérimentateur lui annonce le résultat de l'expérience. Mais tous les autres « amis » n’ont pas encore reconnu le chat comme vivant, et ils ne le reconnaîtront que lorsqu’on leur communiquera le résultat de l’expérience. Ainsi, le chat ne peut être reconnu comme pleinement vivant que lorsque tous les habitants de l’Univers connaissent le résultat de l’expérience. Jusqu'à ce point d'échelle Grand Univers le chat reste à moitié vivant et à moitié mort à la fois.

Ce qui précède est appliqué dans la pratique : dans informatique quantique et en cryptographie quantique. Un signal lumineux dans une superposition de deux états est envoyé via un câble à fibre optique. Si des attaquants se connectent au câble quelque part au milieu et y font un signal afin d'écouter les informations transmises, cela effondrera la fonction d'onde (du point de vue de l'interprétation de Copenhague, une observation sera faite) et la lumière ira dans l'un des états. En effectuant des tests statistiques de la lumière à l'extrémité réceptrice du câble, il sera possible de détecter si la lumière est dans une superposition d'états ou si elle a déjà été observée et transmise vers un autre point. C'est le cas création possible des moyens de communication qui excluent l’interception de signaux indétectables et les écoutes clandestines.

L'expérience (qui peut, en principe, être réalisée, bien que des systèmes de cryptographie quantique fonctionnels capables de transmettre de grandes quantités d'informations n'aient pas encore été créés) montre également que « l'observation » dans l'interprétation de Copenhague n'a rien à voir avec la conscience de l'observateur. , puisque dans ce cas le changement des statistiques à l'extrémité du câble conduit à une branche du fil complètement inanimée.

Et en informatique quantique, l’état chat de Schrödinger est un état intriqué spécial de qubits dans lequel ils sont tous dans la même superposition de zéros ou de uns.

("Qubits" est le plus petit élément permettant de stocker des informations dans un ordinateur quantique. Il admet deux états propres, mais il peut aussi être dans leur superposition. Chaque fois que l’état d’un qubit est mesuré, il passe de manière aléatoire à l’un de ses propres états.)

En réalité ! Petit frère du "chat de Schrödinger"

Cela fait 75 ans que le chat de Schrödinger est apparu, mais certaines conséquences de la physique quantique semblent toujours en contradiction avec nos idées quotidiennes sur la matière et ses propriétés. Selon les lois de la mécanique quantique, il devrait être possible de créer un état de « chat » dans lequel il est à la fois vivant et mort, c'est-à-dire sera dans un état de superposition quantique de deux états. Cependant, en pratique, la création d’une superposition quantique d’un si grand nombre d’atomes n’a pas encore été possible. La difficulté est que plus il y a d’atomes dans une superposition, moins cet état est stable, puisque les influences extérieures tendent à le détruire.

Aux physiciens de l'Université de Vienne (publication dans la revue Communications naturelles", 2011), pour la première fois au monde, il a été possible de démontrer le comportement quantique d'une molécule organique composée de 430 atomes et dans un état de superposition quantique. La molécule obtenue par les expérimentateurs ressemble davantage à une pieuvre. La taille des molécules est d'environ 60 angströms et la longueur d'onde de De Broglie pour la molécule n'était que de 1 picomètre. Cette « pieuvre moléculaire » a pu démontrer les propriétés inhérentes au chat de Schrödinger.

Suicide quantique

Le suicide quantique est une expérience de pensée en mécanique quantique proposée indépendamment par G. Moravec et B. Marshall, et développée en 1998 par le cosmologue Max Tegmark. Cette expérience de pensée, une modification de l'expérience de pensée du chat de Schrödinger, montre clairement la différence entre deux interprétations de la mécanique quantique : l'interprétation de Copenhague et l'interprétation des mondes multiples d'Everett.

L'expérience est en fait une expérience avec le chat de Schrödinger du point de vue du chat.

Dans l'expérience proposée, une arme à feu est pointée vers le participant, qui tire ou ne tire pas en fonction de la désintégration d'un atome radioactif. Il y a 50 % de chances que l'arme explose et que le participant meure. Si l’interprétation de Copenhague est correcte, l’arme finira par exploser et le participant mourra.
Si l’interprétation des mondes multiples d’Everett est correcte, alors à la suite de chaque expérience menée, l’univers se divise en deux univers, dans l’un desquels le participant reste en vie et dans l’autre il meurt. Dans les mondes où un participant meurt, il cesse d'exister. En revanche, du point de vue du participant non mort, l’expérience se poursuivra sans faire disparaître le participant. Cela se produit parce que, dans n'importe quelle branche, le participant ne peut observer le résultat de l'expérience que dans le monde dans lequel il survit. Et si l'interprétation des mondes multiples est correcte, alors le participant peut remarquer qu'il ne mourra jamais pendant l'expérience.

Le participant ne pourra jamais parler de ces résultats, car du point de vue d'un observateur extérieur, la probabilité du résultat de l'expérience sera la même dans les interprétations des mondes multiples et de Copenhague.

Immortalité quantique

L'immortalité quantique est une expérience de pensée qui découle de l'expérience de pensée suicide quantique et déclare que, selon l'interprétation des mondes multiples de la mécanique quantique, les êtres qui ont la capacité de conscience de soi sont immortels.

Imaginons qu'un participant à une expérience fasse exploser une bombe nucléaire près de lui. Dans presque tous les univers parallèles, une explosion nucléaire détruira le participant. Mais malgré cela, il doit exister un petit nombre d'univers alternatifs dans lesquels le participant survit d'une manière ou d'une autre (c'est-à-dire des univers dans lesquels un scénario de sauvetage potentiel est possible). L'idée de l'immortalité quantique est que le participant reste en vie, et est ainsi capable de percevoir la réalité environnante, dans au moins un des univers de l'ensemble, même si le nombre de ces univers est extrêmement petit par rapport au nombre d'univers. tous les univers possibles. Ainsi, au fil du temps, le participant découvrira qu'il peut vivre éternellement. Certains parallèles à cette conclusion peuvent être trouvés dans le concept de principe anthropique.

Un autre exemple découle de l’idée du suicide quantique. Dans cette expérience de pensée, le participant pointe une arme sur lui-même, qui peut tirer ou non en fonction du résultat de la désintégration d'un atome radioactif. Il y a 50 % de chances que l'arme explose et que le participant meure. Si l’interprétation de Copenhague est correcte, l’arme finira par exploser et le participant mourra.

Si l’interprétation des mondes multiples d’Everett est correcte, alors à la suite de chaque expérience menée, l’univers se divise en deux univers, dans l’un desquels le participant reste en vie et dans l’autre il meurt. Dans les mondes où un participant meurt, il cesse d'exister. Au contraire, du point de vue du participant non mort, l'expérience se poursuivra sans faire disparaître le participant, puisqu'après chaque division d'univers il ne pourra se reconnaître que dans les univers où il a survécu. Ainsi, si l'interprétation des mondes multiples d'Everett est correcte, alors le participant peut remarquer qu'il ne mourra jamais dans l'expérience, « prouvant » ainsi son immortalité, du moins de son point de vue.

Les partisans de l'immortalité quantique soulignent que cette théorie ne contredit aucune loi connue de la physique (cette position est loin de faire l'unanimité dans le monde). monde scientifique). Dans leur raisonnement, ils s’appuient sur les deux hypothèses controversées suivantes :
- L’interprétation des mondes multiples d’Everett est correcte, pas celle de Copenhague, puisque cette dernière nie l’existence d’univers parallèles ;
- tous les scénarios possibles dans lesquels un participant peut mourir pendant l'expérience contiennent au moins un petit sous-ensemble de scénarios dans lesquels le participant reste en vie.

Un argument possible contre la théorie de l'immortalité quantique est que la deuxième hypothèse ne découle pas nécessairement de l'interprétation des mondes multiples d'Everett et qu'elle peut entrer en conflit avec les lois de la physique, qui sont censées s'appliquer à tout. réalités possibles. L’interprétation multi-mondes de la physique quantique n’implique pas nécessairement que « tout est possible ». Cela indique seulement que certain moment Au fil du temps, l’univers peut être divisé en un certain nombre d’autres, dont chacun correspondra à l’un des nombreux résultats possibles. Par exemple, on pense que la deuxième loi de la thermodynamique s’applique à tous les univers probables. Cela signifie que, théoriquement, l’existence de cette loi empêche la formation d’univers parallèles où elle serait violée. La conséquence de ceci peut être l'atteinte, du point de vue de l'expérimentateur, d'un état de réalité dans lequel sa survie devient impossible, car cela nécessiterait une violation des lois de la physique qui, selon l'hypothèse énoncée précédemment , est valable pour toutes les réalités possibles.

Par exemple, dans l'explosion d'une bombe nucléaire décrite ci-dessus, il est assez difficile de décrire un scénario plausible qui ne viole pas les principes biologiques fondamentaux dans lesquels le participant survivra. Les cellules vivantes ne peuvent tout simplement pas exister aux températures atteintes au centre d’une explosion nucléaire. Pour que la théorie de l’immortalité quantique reste valide, il est nécessaire soit qu’un raté d’allumage se produise (et évite ainsi une explosion nucléaire), soit qu’un événement se produise basé sur des lois de la physique encore inconnues ou non prouvées. Un autre argument contre la théorie en discussion peut être la présence d'une mort biologique naturelle chez toutes les créatures, qui ne peut être évitée dans aucun des univers parallèles (du moins à ce stade du développement de la science).

En revanche, la deuxième loi de la thermodynamique est une loi statistique, et rien n'est contredit par l'apparition de fluctuations (par exemple, l'apparition d'une région présentant des conditions propices à la vie d'un observateur dans un univers qui a généralement atteint un état de mort thermique ; ou, en principe, le mouvement possible de toutes les particules résultant d'une explosion nucléaire, de telle sorte que chacune d'elles passera devant l'observateur), bien qu'une telle fluctuation ne se produise que dans une partie extrêmement petite de l'ensemble. résultats possibles. L’argument selon lequel la mort biologique est inévitable peut également être réfuté sur la base de considérations probabilistes. Pour chaque organisme vivant dans à l'heure actuelle il y a une probabilité non nulle qu'il reste en vie pendant la seconde suivante. Ainsi, la probabilité qu’il reste en vie au cours du prochain milliard d’années est également non nulle (puisqu’elle est le produit d’un grand nombre de facteurs non nuls), bien que très faible.

Ce qui pose problème avec l’idée de l’immortalité quantique, c’est que selon elle, un être conscient de lui-même sera « forcé » de vivre des événements extrêmement improbables qui surviendront dans des situations dans lesquelles le participant semblerait mourir. Même si dans de nombreux univers parallèles le participant meurt, les quelques univers que le participant est capable de percevoir subjectivement se développeront selon un scénario extrêmement improbable. Ceci, à son tour, pourrait en quelque sorte provoquer une violation du principe de causalité, dont la nature en physique quantique n’est pas encore assez claire.

Bien que l'idée de l'immortalité quantique découle en grande partie de l'expérience du « suicide quantique », Tegmark soutient que dans toutes les conditions normales, tout être pensant avant la mort passe par une étape (de quelques secondes à plusieurs années) de niveau décroissant d'auto-évaluation. prise de conscience, ce qui n'a rien à voir avec mécanique quantique, et le participant n'a aucune possibilité de continuer à exister en passant d'un monde à un autre, lui donnant la possibilité de survivre.

Ici, un observateur intelligent et conscient de lui-même continue de rester, pour ainsi dire, dans un « corps sain » uniquement dans un nombre relativement restreint d’états possibles dans lesquels il conserve sa conscience de soi. La possibilité que l'observateur, tout en gardant conscience, reste paralysé est bien plus grande que s'il reste indemne. Tout système (y compris un organisme vivant) a bien plus de chances de mal fonctionner que de rester dans une forme idéale. L'hypothèse ergodique de Boltzmann exige que l'observateur immortel passera tôt ou tard par tous les états compatibles avec la préservation de la conscience, y compris ceux dans lesquels il ressentira des souffrances insupportables - et il y aura beaucoup plus d'états de ce type que d'états de fonctionnement optimal de l'organisme. Ainsi, comme le suggère le philosophe David Lewis, nous devrions espérer que l’interprétation des mondes multiples est fausse.

Personnage de l'expérience de pensée d'Erwin Schrödinger : un chat placé dans une boîte fermée équipée d'un appareil qui devrait d'une manière ou d'une autre tuer le chat lorsque l'atome radioactif contenu dans l'appareil se désintègre. Selon Schrödinger, si aucune observation n'est faite du chat, de l'appareil et du noyau de l'atome, ils devraient tous se retrouver dans un état de superposition quantique, notamment une macro-superposition d'un chat vivant et d'un chat mort apparaîtrait. . Le paradoxe et ses variations montrent que « l'observation » en mécanique quantique classique n'était pas très bien définie.

Stephen Hawking a un jour fait un commentaire fort en mentionnant le chat et l'arme de Schrödinger. En 1933, dans une déclaration similaire, ELLE et HE furent mentionnées. Nommez ELLE et SON.

Répondre: Culture, brunissement.

Test: Culture, arme à feu ; culture, revolver.

Commentaire: En 1933, Hans Jost écrivait dans sa pièce : « Quand j’entends parler de culture, j’enlève la sécurité de mon Browning. » Plus tard, dans la version «Quand j'entends parler de culture, je prends une arme», cette phrase est devenue un slogan. Hawking l’a paraphrasé ainsi : « Quand j’entends parler du chat de Schrödinger, ma main tend la main vers une arme à feu ! »

Une créature dont on ne sait pas si elle est vivante ou morte

La forme d’allusion la plus littérale. Cela se produit généralement sous forme de questions simples, bien qu'il existe un exemple tiré de la finale du Championnat du monde.

Parabole. Un homme a attrapé un papillon, l'a tenu entre ses paumes, s'est approché du sage et lui a demandé s'il était vivant ou mort. Le sage répondit : « Tout est entre vos mains. » Un internaute a baptisé ce papillon le papillon IKSA. IKS est né à Vienne en 1887. Dites son nom de famille.

Répondre: Schrödinger.

Commentaire: Le papillon de Schrödinger est entre la vie et la mort, tout comme son célèbre chat.

Dans l'une des notes, Felix Krivin écrit que l'opossum, à des fins d'autodéfense, fait quelque chose de si habilement qu'il peut être comparé à un certain animal. Nommez cet animal en deux mots.

Répondre: Le chat de Schrödinger.

Commentaire: L'opossum fait si bien le mort qu'il est impossible de dire s'il est vivant ou non.

Si l'on en croit le site Ruwiki.com, Basayev et Yasser Arafat, à certaines périodes de leur vie, pourraient être qualifiés de terroristes de HOFFMANN. Ben Laden est un terroriste de HOFFMANN depuis 2001 environ jusqu'à aujourd'hui. Et quel nom de famille avons-nous remplacé par le nom de famille HOFFMAN ?

Répondre: Schrödinger.

Commentaire: Nous parlons de terroristes dont on ne savait pas s'ils étaient en vie pendant un certain temps. Allusion au chat de Schrödinger.

Un extrait du conte de fées "La Clé d'Or", publié en 1936 : "Après avoir posé Pinocchio sur le lit, Artemon a amené le célèbre docteur Owl, l'ambulancier Toad et le guérisseur Mantis." Attention, question ! Quel scientifique est devenu professeur à l'université de la ville autrichienne de Graz en 1936 ?

Répondre: Erwin Schrödinger.

Test: Par nom de famille.

Le patient est plus mort que vivant », murmura-t-elle...
Le crapaud... fessé avec sa grande gueule :
- Le patient est plus vivant que mort...
Le guérisseur Bogomol, les mains sèches comme des brins d'herbe, commença à toucher Pinocchio.

Quelque chose d'incertain, un choix qui n'a pas encore été fait

Dans les koans bouddhistes, le mot « Mu » est parfois utilisé comme une réponse vague. Le symbole de Mu est représenté sur la pierre tombale du réalisateur Yasujiro Ozu, ce qui a permis à celui qui pose la question de comparer le réalisateur à LUI. Appelez-LE en deux mots.

Répondre: Le chat de Schrödinger.

L'article décrit la théorie de Schrödinger. La contribution de ce grand scientifique à science moderne, et décrit également une expérience de pensée qu'il a inventée sur un chat. Le champ d'application de ce type de connaissances est brièvement décrit.

Erwin Schrödinger

Le célèbre chat, qui n'est ni vivant ni mort, est désormais utilisé partout. Des films sont tournés sur lui, des communautés sur la physique et les animaux portent son nom, il existe même une marque de vêtements. Mais le plus souvent, les gens pensent au paradoxe du malheureux chat. Mais on oublie généralement son créateur, Erwin Schrödinger. Il est né à Vienne, qui faisait alors partie de l'Autriche-Hongrie. Il était le descendant d'une famille très instruite et riche. Son père, Rudolf, produisait du linoléum et investissait de l'argent, entre autres, dans la science. Sa mère était la fille d'un chimiste et Erwin allait souvent écouter les conférences de son grand-père à l'académie.

L’une des grands-mères du scientifique étant anglaise, il s’intéressait à langues étrangères et maîtrisais parfaitement l'anglais. Il n'est pas surprenant qu'à l'école, Schrödinger soit chaque année premier de sa classe et qu'à l'université, il pose des questions difficiles. La science du début du XXe siècle avait déjà identifié des incohérences entre la physique classique, plus compréhensible, et le comportement des particules dans le monde micro et nano. J'ai mis toutes mes forces pour résoudre les contradictions émergentes

Contribution à la science

Pour commencer, il convient de dire que ce physicien a été impliqué dans de nombreux domaines scientifiques. Cependant, lorsque nous parlons de « théorie de Schrödinger », nous ne parlons pas de la description mathématiquement harmonieuse de la couleur qu’il a créée, mais de sa contribution à la mécanique quantique. À cette époque, technologie, expérience et théorie allaient de pair. La photographie se développe, les premiers spectres sont enregistrés et le phénomène de radioactivité est découvert. Les scientifiques qui ont obtenu les résultats ont interagi étroitement avec les théoriciens : ils se sont mis d’accord, se sont complétés et ont argumenté. De nouvelles écoles et branches scientifiques furent créées. Le monde a commencé à scintiller de couleurs complètement différentes et l'humanité a reçu de nouveaux mystères. Malgré la complexité de l’appareil mathématique, pour décrire ce qu’est la théorie de Schrödinger, dans un langage simple Peut.

Le monde quantique est facile !

Il est désormais bien connu que l’échelle des objets étudiés affecte directement les résultats. Les objets visibles à l'œil nu sont soumis aux concepts de la physique classique. La théorie de Schrödinger s'applique aux corps mesurant cent sur cent nanomètres et moins. Et le plus souvent, nous parlons d'atomes individuels et de particules plus petites. Ainsi, chaque élément des microsystèmes possède simultanément les propriétés à la fois d'une particule et d'une onde (dualité onde-particule). Dans le monde matériel, les électrons, les protons, les neutrons, etc. sont caractérisés par leur masse et l'inertie, la vitesse et l'accélération associées. De l'onde théorique - des paramètres tels que la fréquence et la résonance. Afin de comprendre comment cela est possible à la fois et pourquoi ils sont indissociables les uns des autres, les scientifiques ont dû reconsidérer toute leur compréhension de la structure des substances.

La théorie de Schrödinger implique que, mathématiquement, ces deux propriétés sont liées par une construction appelée fonction d'onde. Trouver description mathématique Ce concept a valu à Schrödinger le prix Nobel. Cependant, la signification physique que l'auteur lui attribue ne coïncide pas avec les idées de Bohr, Sommerfeld, Heisenberg et Einstein, qui ont fondé l'interprétation dite de Copenhague. C’est là qu’est apparu le « paradoxe du chat ».

Fonction d'onde

Lorsqu'on parle du microcosme des particules élémentaires, les notions inhérentes aux macroéchelles perdent leur sens : masse, volume, vitesse, taille. Et les probabilités fragiles prennent tout leur sens. Les objets de cette taille sont impossibles à enregistrer pour les humains - seules des méthodes d'étude indirectes sont disponibles pour les humains. Par exemple, les rayures lumineuses sur un écran ou un film sensible, le nombre de clics, l'épaisseur du film pulvérisé. Tout le reste relève du domaine des calculs.

La théorie de Schrödinger est basée sur les équations dérivées de ce scientifique. Et leur composante intégrale est la fonction d’onde. Il décrit sans ambiguïté le type et les propriétés quantiques de la particule étudiée. On pense que la fonction d'onde montre l'état, par exemple, d'un électron. Cependant, contrairement aux idées de son auteur, il n'a aucune signification physique. C'est juste un outil mathématique pratique. Puisque notre article expose la théorie de Schrödinger en mots simples, disons que le carré de la fonction d'onde décrit la probabilité de trouver le système dans un état prédéterminé.

Chat comme exemple d'objet macro

L'auteur lui-même n'a été d'accord avec cette interprétation, appelée interprétation de Copenhague, qu'à la fin de sa vie. Il est dégoûté par le flou du concept de probabilité et insiste sur la clarté de la fonction elle-même, et non sur son carré.

Pour illustrer l’incohérence de telles idées, il a soutenu que dans ce cas, le micromonde influencerait les macro-objets. La théorie est la suivante : si vous placez un organisme vivant (par exemple, un chat) et une capsule contenant un gaz toxique dans une boîte scellée, qui s'ouvre si un certain élément radioactif se désintègre et reste fermée si la désintégration ne se produit pas, alors avant d'ouvrir la boîte, nous obtenons un paradoxe. Selon les concepts quantiques, un atome d’un élément radioactif se désintégrera avec une certaine probabilité sur une certaine période de temps. Ainsi, avant la détection expérimentale, l’atome est à la fois intact et non intact. Et, comme le dit la théorie de Schrödinger, pour le même pourcentage de probabilité, le chat est à la fois mort et vivant. Ce qui, voyez-vous, est absurde, car lorsqu’on ouvre la boîte, on ne trouve qu’un seul état de l’animal. Et dans un récipient fermé, à côté de la capsule mortelle, le chat est soit mort, soit vivant, puisque ces indicateurs sont discrets et n'impliquent pas d'options intermédiaires.

Il existe une explication précise, mais pas encore totalement prouvée, à ce phénomène : en l'absence de conditions limitantes dans le temps pour déterminer l'état spécifique d'un hypothétique chat, cette expérience est sans doute paradoxale. Cependant, les règles de la mécanique quantique ne peuvent pas être utilisées pour les macro-objets. Il n'a pas encore été possible de tracer avec précision la frontière entre le micromonde et le monde ordinaire. Or, un animal de la taille d’un chat est sans aucun doute un macro-objet.

Application de la mécanique quantique

Comme pour tout phénomène, même théorique, la question se pose de savoir en quoi le chat de Schrödinger peut être utile. La théorie du Big Bang, par exemple, repose précisément sur les processus liés à cette expérience de pensée. Tout ce qui concerne les vitesses ultra-élevées, la structure ultra-petite de la matière et l'étude de l'univers en tant que tel s'explique, entre autres, par la mécanique quantique.

Beaucoup de gens ont entendu cette phrase : le chat de Schrödinger. Et certains amoureux des chats demandent : « Où puis-je acheter un tel chat ? Mais on ne peut l’acheter nulle part, car il n’existe pas ! Il n'existe pas en tant qu'animal, mais il se sent bien en tant qu'expérience de pensée ou paradoxe inventé autrefois par Schrödinger.

Un peu sur Schrödinger lui-même

Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger était autrefois non seulement un scientifique exceptionnel, lauréat du prix Nobel, mais aussi le véritable « père de la mécanique quantique ». En physique atomique notion de base On considère son équation, appelée « équation de Schrödinger ». Mais ça n'a pas apporté de popularité physicien exceptionnel! Et son expérience de pensée, qui a révélé un paradoxe concernant la physique quantique.

Cette expérience de Schrödinger a été une telle révélation que non seulement les physiciens, mais aussi les gens ordinaires la connaissent. Du moins de nom ! Et cette expérience elle-même était la preuve de l'incohérence de l'interprétation des lois de la mécanique quantique, présentée à Copenhague en 1927 par Niels Bohr et Werner Heisenberg. Cette interprétation était basée sur la réponse de deux scientifiques à la question du dualisme des ondes corpusculaires, caractéristique de la mécanique quantique. Cette interprétation donne des raisons de croire que le mélange du système s'arrête précisément au moment de l'observation - il sélectionne simplement un état spécifique.

L'essence de l'expérience, ou le même paradoxe de Schrödinger

Qu'est-ce que c'est : le chat de Schrödinger, comment pouvons-nous comprendre cette expérience ? Les « acteurs » de cette expérience sont un chat vivant et des atomes radioactifs. Voici une explication assez simple de cette expérience :

• Nous avons une boîte, dans cette boîte un chat sera assis (ou un chat - peu importe), et il y aura aussi un mécanisme spécial. Ce mécanisme consiste en un conteneur contenant un gaz plutôt toxique et un noyau atomique. De plus, ce noyau a une période de désintégration d'une heure avec une probabilité de 50 %, c'est-à-dire égale à « pour » ou « contre ». Au moment de la décomposition, un mécanisme est activé qui ouvre ce récipient contenant du poison sous forme de gaz. Autrement dit, le noyau s'est toujours désintégré - le chat est mort d'empoisonnement. Le noyau reste intact : le chat est en bonne santé et joyeux.
• Le chat (ou le chat) est enfermé dans cette boîte et y reste exactement une heure.
• La mécanique quantique elle-même semble nous dire que notre chat lui-même et le noyau de l'atome sont simultanément dans les deux états (c'est une superposition). Bien que nous n'ayons pas encore ouvert la malheureuse boîte, la probabilité que « notre chat soit vivant » ou « notre chat, malheureusement, est mort » est de 50 à 50 %. Autrement dit, notre chat, qui est assis dans cette boîte, est à la fois mort et vivant !
• De plus, il n’y a pas d’état intermédiaire entre vivant et mort dans cette situation ! Et cela ne dépend pas du tout de l’observateur, mais uniquement du noyau !

Autrement dit, pour le dire très simplement, il n’y a aucune observation du noyau et du chat. Et c'est pourquoi leur état peut être décrit de deux manières : le noyau s'est désintégré et le chat est mort, le noyau ne s'est pas décomposé et le chat est vivant. En même temps, sans vérification, le chat est à la fois mort et vivant, car le noyau s'est désintégré et ne s'est pas désintégré. Et ce n'est qu'avec un contrôle après une heure que vous pouvez « poser un diagnostic » en toute confiance. Et avant l'expiration de cette heure, le noyau et notre chat sont dans deux phases à la fois - à la fois positive et négative ! C'est ça le paradoxe ! Parce qu’on ne peut pas être à la fois mort et vivant, c’est contraire à toutes les lois. Mais avant de vérifier une heure plus tard, il est tout simplement impossible de dire dans quel état exact se trouve ce noyau et, par conséquent, notre chat. Toute affirmation sera fausse !

Et grâce à cette expérience, il apparaît clairement que la mécanique quantique contient encore des défauts très importants et paradoxaux. Le célèbre chat de Schrödinger l'a clairement prouvé. Après tout, il est impossible d’être à la fois vivant et mort, et c’est exactement ce qui se produit à la suggestion de cette même mécanique quantique ! L’expérience montre qu’un tel paradoxe est tout simplement impensable, au-delà du bon sens. Cela signifie que toute mécanique quantique est paradoxale et nécessite des ajouts sous forme de règles ; elles seules peuvent indiquer les conditions dans lesquelles une seule option existera.

Interprétations de l'expérience de Schrödinger

Commençons par le fait que même si le nom qui existe aujourd'hui parle de cette expérience comme « le chat de Schrödinger », dans la version originale de l'expérience, il y avait un chat ! Et cette expérience existe aujourd’hui et a plusieurs interprétations.

Interprétation de Copenhague

C'est elle qui prétend que jusqu'au moment de l'ouverture de la boîte, notre malheureux chat est dans un état « mixte », c'est-à-dire qu'il est à la fois mort et vivant. Paradoxe? Sans aucun doute ! Et seulement au moment où nous ouvrons la boîte de Schrödinger, se produit le même effondrement de vague, qui « remet chaque chose à sa place ». Mais dans cette interprétation, il n’existe pas de règle claire qui éclaire le moment où un atome du noyau heurte le détecteur.

L'interprétation d'Everett, appelée mondes multiples

Ici, l’observation elle-même n’est ni spéciale ni nécessaire. Selon cette interprétation, les deux états du chat peuvent exister avant son exposition à l’environnement. Et c'est seulement lorsque la boîte de Schrödinger est ouverte qu'il reste un véritable état !

Interprétation du chat lui-même

Bien sûr, le chat ne comprend rien à la mécanique quantique, mais il comprend clairement l'évaluation de son état. C’est exactement ce qu’affirmaient Max Tegmark, Hans Moravec et Bruno Marshall ! Si vous en jugez par le regard intérieur du chat lui-même, il restera toujours en vie. Et tout cela parce que les morts ne pourront pas évaluer leur état, et si après avoir ouvert la boîte de Schrödinger ce chat évalue, alors il n'est clairement pas mort ! Et ils ont appelé ce paradoxe lui-même rien d’autre que « le suicide quantique d’un animal » !

Paradoxe californien !

Mais cela sort complètement du domaine de la fantaisie ! Nadav Katz, un scientifique californien, a mené et décrit l'expérience suivante. Il a ramené l’état quantique de cette particule à son point de départ et a pu mesurer son état. Selon lui, même en ouvrant la boîte de Schrödinger, on peut tout remettre au point de départ. Et peu importe que le chat soit vivant ou mort, vous pouvez « tout réinitialiser ». Paradoxe? Sans aucun doute !

C'est le même chat dans la littérature mondiale

L'expérience du physicien Schrödinger lui a valu (ainsi qu'à son chat !) une renommée non seulement dans les cercles scientifiques, mais aussi dans la littérature. Robert Heinlein, dans son roman The Cat Walks Through Walls, a décrit un chat roux nommé Pixel. Il est toujours dans les deux États, tout comme son homonyme Schrödinger. Et c’est précisément sur cela que repose toute l’intrigue du roman !

Mais Terry Prattchert a décrit une race spéciale de chats qui descendaient d'un ancêtre - un chat qui a participé à l'expérience de Schrödinger. De plus, ces chats étaient exceptionnellement intelligents. Mais la base de l'intrigue intéressante du roman, intitulée « Invasion Chats quantiques», l'auteur Frederik Pohl, se couchent des chats d'univers parallèles, ou plutôt « voisins ». Et l’expérience de Schrödinger l’a incité à un tel complot !

Mais la miniature (satirique) de Nikolai Baytov, intitulée « Le chat de Schrödinger », décrit la tournure inversée de cette expérience. Là, selon l'intrigue, il existe une telle « Ligue du temps réversible ». Les membres de cette Ligue surveillent constamment le chat de près depuis cinquante ans. C'est-à-dire que l'essence de ce complot est que, sans arrêter leur observation, les gens (membres de cette Ligue) sauvent la vie du malheureux animal. Dès que l’observation s’arrête, le chat mourra !

Et pas seulement dans la littérature, mais aussi dans de nombreux films et séries télévisées, ce chat est présent. Par exemple, le personnage principal, présenté dans la série «Sliding», a un favori personnel avec le surnom (ni plus ni moins !) Schrödinger. Et comment pourrait-il en être autrement, l’essence même de cette série est construite sur la mécanique quantique (bien sûr !), ses lois. Et même si la série est un peu humoristique, aventureuse et fantastique, beaucoup de monde l'a regardée. Cela signifie que le chat de Schrödinger a également été reconnu.

Et c’est peut-être pour cela que de nombreux vrais amateurs d’animaux à fourrure recherchent sur Internet des informations sur les endroits où acheter un si bel animal de compagnie ? Ils demandent également de quel type de race il s’agit et comment en obtenir une ! Tout cela grâce à la littérature et au cinéma, ainsi qu’à l’énorme popularité de l’expérience de Schrödinger elle-même. Mais en fait, le chat qui a servi de prototype à ce très chat célèbre, était tout à fait ordinaire. Elle avait une couleur écaille de tortue et était encore très jeune ! Et c'est très bien qu'après l'expérience, elle se soit révélée absolument vivante ! À propos, après avoir publié un rapport sur son expérience de pensée, Schrödinger lui-même a reçu de nombreuses offres pour vendre les chatons que son animal de compagnie a ensuite acquis. Alors maintenant, dans le monde, il devrait y avoir pas mal de descendants du chat le plus célèbre de l'histoire, ou plutôt des chats !