La teoria di Schrödinger in parole semplici. Il gatto di Schrödinger: l'essenza in parole semplici

Se la scatola viene aperta, lo sperimentatore deve vedere solo uno stato specifico: “il nucleo è decaduto, il gatto è morto” oppure “il nucleo non è decaduto, il gatto è vivo”.

“Il gatto di Schrödinger” è il nome di un divertente esperimento mentale messo in scena, come probabilmente avrete già intuito, da Schrödinger, o più precisamente dal premio Nobel per la fisica, lo scienziato austriaco Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger.

Wikipedia definisce l'esperimento come segue: "Un gatto viene posto in una scatola chiusa. La scatola contiene un meccanismo contenente un nucleo radioattivo e un contenitore di gas velenoso. I parametri sperimentali sono selezionati in modo tale che la probabilità che il nucleo decada in 1 ora è del 50%.Se il nucleo si disintegra, si mette in azione il meccanismo: il contenitore con il gas si apre e il gatto muore.

Secondo la meccanica quantistica, se non viene fatta alcuna osservazione del nucleo, il suo stato è descritto da una sovrapposizione (miscelazione) di due stati: un nucleo decaduto e un nucleo non decaduto, quindi un gatto seduto in una scatola è sia vivo che morto allo stesso tempo. Se la scatola viene aperta, lo sperimentatore deve vedere solo uno stato specifico: “il nucleo è decaduto, il gatto è morto” oppure “il nucleo non è decaduto, il gatto è vivo”.

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Si scopre che alla fine abbiamo un gatto vivo o morto, ma potenzialmente il gatto è vivo e morto allo stesso tempo. Pertanto, Schrödinger cercò di dimostrare i limiti della meccanica quantistica, senza applicarle determinate regole.

L'interpretazione di Copenhagen della fisica quantistica - e in particolare questo esperimento - indica che il gatto acquisisce le proprietà di una delle fasi potenziali (vivo-morto) solo dopo che l'osservatore è intervenuto nel processo.

Cioè, quando un certo Schrödinger aprirà una scatola, con la certezza al cento per cento dovrà tagliare le salsicce o chiamare il veterinario. Il gatto sarà sicuramente vivo o improvvisamente morto. Ma finché non c'è un osservatore nel processo - una persona specifica che ha indubbi vantaggi sotto forma di visione e, come minimo, coscienza chiara - il gatto si troverà in un limbo "tra cielo e terra".

L'antica parabola del gatto che cammina da solo assume in questo contesto nuove sfumature. Indubbiamente, il gatto di Schrödinger non è la creatura più prospera dell'Universo. Auguriamo al gatto un esito positivo per lui e passiamo a un altro problema divertente dal mondo misterioso e talvolta spietato della meccanica quantistica.

Sembra questo: "Che suono fa un albero che cade nella foresta se non c'è nessuno nelle vicinanze che possa percepire questo suono?" Qui, in contrasto con il destino in bianco e nero del gatto infelice/felice, ci troviamo di fronte a una tavolozza di speculazioni multicolori: non c'è suono/c'è suono, com'è, se esiste e se non c'è, allora perché? Non è possibile rispondere a questa domanda per un motivo molto semplice: l'impossibilità di condurre l'esperimento. Dopotutto, qualsiasi esperimento implica la presenza di un osservatore capace di percepire e trarre conclusioni.

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Cioè, è impossibile indovinare cosa succede agli oggetti della realtà che ci circondano in nostra assenza. E se non può essere percepito, allora non esiste. Non appena usciamo da una stanza, tutto il suo contenuto, insieme alla stanza stessa, cessa di esistere o, più precisamente, continua ad esistere solo in potenza.

Allo stesso tempo, si verifica un incendio o un'alluvione, un furto di attrezzature o ospiti non invitati. Inoltre, esistiamo anche in esso, in diversi stati potenziali. Uno giro per la stanza e fischia una stupida melodia, un altro guarda tristemente la finestra, il terzo parla con mia moglie al telefono. Anche la nostra morte improvvisa o una buona notizia sotto forma di una telefonata inaspettata vive in essa.

Immagina per un momento tutte le possibilità nascoste dietro la porta. Ora immagina che il nostro intero mondo sia solo una raccolta di tali potenziali non realizzati. È divertente, vero?

DI Tuttavia, qui sorge una domanda logica: e allora? Sì, è divertente, sì, è interessante, ma cosa cambia, in sostanza, questo? La scienza tace modestamente su questo. Per la fisica quantistica tali conoscenze aprono nuove strade nella comprensione dell’Universo e dei suoi meccanismi, ma per noi, persone lontane dalle grandi scoperte scientifiche, tali informazioni sembrano non servire a nulla.

Come può essere inutile!? Dopotutto, se io, un mortale, esisto in questo mondo, allora io, un immortale, esisto in un altro mondo! Se la mia vita consiste in una serie di fallimenti e delusioni, allora da qualche parte esisto: felice e di successo? Non esiste infatti nulla al di fuori delle nostre sensazioni, così come non esiste spazio finché non vi entriamo. I nostri organi di percezione ci ingannano solo, disegnando nel nostro cervello un'immagine del mondo che ci “circonda”. Ciò che realmente si trova fuori di noi rimane ancora un segreto dietro i sette sigilli.

Come ci ha spiegato Heisenberg, a causa del principio di indeterminazione, la descrizione degli oggetti nel micromondo quantistico è di natura diversa dalla consueta descrizione degli oggetti nel macromondo newtoniano. Invece delle coordinate spaziali e della velocità, con cui siamo abituati a descrivere il movimento meccanico, ad esempio una palla su un tavolo da biliardo, nella meccanica quantistica gli oggetti sono descritti dalla cosiddetta funzione d'onda. La cresta dell'“onda” corrisponde alla massima probabilità di trovare una particella nello spazio al momento della misurazione. Il movimento di tale onda è descritto dall'equazione di Schrödinger, che ci dice come cambia lo stato di un sistema quantistico nel tempo.

Ora riguardo al gatto. Tutti sanno che i gatti adorano nascondersi nelle scatole (). Anche Erwin Schrödinger ne era al corrente. Inoltre, con fanatismo puramente nordico, utilizzò questa caratteristica in un famoso esperimento mentale. Il nocciolo della questione era che un gatto era rinchiuso in una scatola con una macchina infernale. La macchina è collegata tramite un relè a un sistema quantistico, ad esempio una sostanza che decade radioattivamente. La probabilità di decadimento è nota ed è del 50%. La macchina infernale si attiva quando lo stato quantico del sistema cambia (si verifica il decadimento) e il gatto muore completamente. Se si lascia a se stesso il sistema “Cat-box-hellish machine-quanta” per un’ora e si ricorda che lo stato di un sistema quantistico è descritto in termini di probabilità, allora diventa chiaro che probabilmente non sarà possibile scoprirlo se il gatto sia vivo o meno in un dato momento, così come è impossibile prevedere con precisione in anticipo la caduta di una moneta su testa o croce. Il paradosso è molto semplice: la funzione d'onda che descrive un sistema quantistico mescola i due stati di un gatto: è vivo e morto allo stesso tempo, proprio come un elettrone legato può trovarsi con uguale probabilità in qualsiasi luogo dello spazio equidistante da il nucleo atomico. Se non apriamo la scatola, non sappiamo esattamente come sta il gatto. Senza fare osservazioni (leggi misurazioni) di un nucleo atomico, possiamo descriverne lo stato solo mediante sovrapposizione (miscelazione) di due stati: un nucleo decaduto e uno non decaduto. Un gatto affetto da dipendenza nucleare è vivo e morto allo stesso tempo. La domanda è: quando un sistema cessa di esistere come miscela di due stati e ne sceglie uno specifico?

L'interpretazione di Copenhagen dell'esperimento ci dice che il sistema cessa di essere una miscela di stati e ne sceglie uno nel momento in cui avviene un'osservazione, che è anche una misura (si apre la scatola). Cioè, il fatto stesso della misurazione cambia la realtà fisica, portando al collasso della funzione d'onda (il gatto o diventa morto o rimane vivo, ma cessa di essere un misto di entrambi)! Pensateci, l'esperimento e le misurazioni che lo accompagnano cambiano la realtà che ci circonda. Personalmente, questo fatto mi disturba il cervello molto più dell'alcol. Anche il noto Steve Hawking ha difficoltà a sperimentare questo paradosso, ripetendo che quando sente parlare del gatto di Schrödinger, la sua mano tende la mano al Browning. La gravità della reazione dell'eccezionale fisico teorico è dovuta al fatto che, a suo avviso, il ruolo dell'osservatore nel collasso della funzione d'onda (collassandola in uno dei due stati probabilistici) è notevolmente esagerato.

Naturalmente, quando il professor Erwin concepì la sua tortura del gatto nel 1935, si trattava di un modo ingegnoso per mostrare l’imperfezione della meccanica quantistica. Un gatto, infatti, non può essere vivo e morto allo stesso tempo. Come risultato di una delle interpretazioni dell'esperimento, è diventato evidente che esiste una contraddizione tra le leggi del macromondo (ad esempio, la seconda legge della termodinamica - il gatto è vivo o morto) e quella micro- mondo (il gatto è vivo e morto allo stesso tempo).

Quanto sopra viene utilizzato nella pratica: nell'informatica quantistica e nella crittografia quantistica. Un segnale luminoso in una sovrapposizione di due stati viene inviato attraverso un cavo in fibra ottica. Se gli aggressori si collegano al cavo da qualche parte nel mezzo e in quel punto intercettano il segnale per intercettare le informazioni trasmesse, ciò farà collassare la funzione d'onda (dal punto di vista dell'interpretazione di Copenaghen verrà fatta un'osservazione) e la luce andrà in uno degli stati. Effettuando test statistici sulla luce all'estremità ricevente del cavo, sarà possibile rilevare se la luce si trova in una sovrapposizione di stati oppure è già stata osservata e trasmessa ad un altro punto. Ciò rende possibile creare mezzi di comunicazione che escludono l'intercettazione e l'intercettazione del segnale non rilevabile.

Un'altra interpretazione più recente dell'esperimento mentale di Schrödinger è una storia che il personaggio di Big Bang Theory, Sheldon Cooper, raccontò alla sua vicina meno istruita Penny. Il punto della storia di Sheldon è che il concetto del gatto di Schrödinger può essere applicato alle relazioni umane. Per capire cosa sta succedendo tra un uomo e una donna, che tipo di rapporto c'è tra loro: buono o cattivo, basta aprire la scatola. Fino ad allora, la relazione è sia buona che cattiva.

Sicuramente hai sentito più di una volta che esiste un fenomeno come il "gatto di Schrödinger". Ma se non sei un fisico, molto probabilmente hai solo una vaga idea di che tipo di gatto sia e perché è necessario.

« Il gatto di Shroedinger“- questo è il nome del famoso esperimento mentale del famoso fisico teorico austriaco Erwin Schrödinger, che è anche premio Nobel. Con l'aiuto di questo esperimento fittizio, lo scienziato ha voluto mostrare l'incompletezza della meccanica quantistica nel passaggio dai sistemi subatomici ai sistemi macroscopici.

Questo articolo è un tentativo di spiegare in parole semplici l'essenza della teoria di Schrödinger sul gatto e sulla meccanica quantistica, in modo che sia accessibile a una persona che non ha un'istruzione tecnica superiore. L’articolo presenterà anche varie interpretazioni dell’esperimento, comprese quelle tratte dalla serie TV “The Big Bang Theory”.

Descrizione dell'esperimento

L'articolo originale di Erwin Schrödinger fu pubblicato nel 1935. In esso, l'esperimento è stato descritto utilizzando o addirittura personificando:

Puoi anche costruire casi in cui c'è del burlesque. Facciamo sì che qualche gatto venga rinchiuso in una camera d'acciaio con la seguente macchina diabolica (che dovrebbe avvenire indipendentemente dall'intervento del gatto): all'interno di un contatore Geiger c'è una minuscola quantità di sostanza radioattiva, così piccola che solo un atomo può decadere in un'ora, ma con la stessa probabilità potrebbero non disintegrarsi; se ciò accade, il tubo di lettura si scarica e il relè si attiva, liberando il martello, che rompe il pallone con acido cianidrico.

Se lasciamo l'intero sistema a se stesso per un'ora, allora possiamo dire che dopo questo tempo il gatto sarà vivo, purché l'atomo non si disintegri. La primissima disintegrazione dell'atomo avvelenerebbe il gatto. La funzione psi del sistema nel suo insieme lo esprimerà mescolando o imbrattando un gatto vivo e uno morto (scusate l'espressione) in parti uguali. Ciò che è tipico in questi casi è che l'incertezza originariamente limitata al mondo atomico si trasforma in incertezza macroscopica, che può essere eliminata mediante l'osservazione diretta. Ciò ci impedisce di accettare ingenuamente il “modello sfocato” come riflesso della realtà. Ciò di per sé non significa nulla di poco chiaro o di contraddittorio. C'è differenza tra una foto sfocata o fuori fuoco e una foto di nuvole o nebbia.

In altre parole:

1. C'è una scatola e un gatto. La scatola contiene un meccanismo contenente un nucleo atomico radioattivo e un contenitore di gas velenoso. I parametri sperimentali sono stati selezionati in modo tale che la probabilità di decadimento nucleare in 1 ora sia del 50%. Se il nucleo si disintegra, si apre un contenitore di gas e il gatto muore. Se il nucleo non decade, il gatto rimane vivo e vegeto.
2. Chiudiamo il gatto in una scatola, aspettiamo un'ora e poniamo la domanda: il gatto è vivo o morto?
3. La meccanica quantistica sembra dirci che il nucleo atomico (e quindi il gatto) si trova simultaneamente in tutti gli stati possibili (vedi sovrapposizione quantistica). Prima di aprire la scatola, il sistema cat-core si trova nello stato “il nucleo è decaduto, il gatto è morto” con una probabilità del 50% e nello stato “il nucleo non è decaduto, il gatto è vivo” con una probabilità del 50% probabilità del 50%. Si scopre che il gatto seduto nella scatola è vivo e morto allo stesso tempo.
4. Secondo la moderna interpretazione di Copenaghen, il gatto è vivo/morto senza stati intermedi. E la scelta dello stato di decadimento del nucleo avviene non al momento dell'apertura della scatola, ma anche quando il nucleo entra nel rivelatore. Perché la riduzione della funzione d'onda del sistema “gatto-rivelatore-nucleo” non è associata all'osservatore umano della scatola, ma è associata al rilevatore-osservatore del nucleo.

Spiegazione in parole semplici

Secondo la meccanica quantistica, se non si osserva il nucleo di un atomo, il suo stato è descritto da una miscela di due stati: un nucleo decaduto e un nucleo non decaduto, quindi un gatto seduto in una scatola e personifica il nucleo di un atomo è vivo e morto allo stesso tempo. Se la scatola viene aperta, lo sperimentatore può vedere solo uno stato specifico: "il nucleo è decaduto, il gatto è morto" o "il nucleo non è decaduto, il gatto è vivo".

L'essenza nel linguaggio umano: L'esperimento di Schrödinger ha dimostrato che, dal punto di vista della meccanica quantistica, il gatto è sia vivo che morto, il che non può essere. Pertanto, la meccanica quantistica presenta difetti significativi.

La domanda è: quando un sistema cessa di esistere come miscela di due stati e ne sceglie uno specifico? Lo scopo dell'esperimento è dimostrare che la meccanica quantistica è incompleta senza alcune regole che indichino in quali condizioni la funzione d'onda collassa e il gatto diventa morto o rimane vivo, ma cessa di essere un misto di entrambi. Poiché è chiaro che un gatto deve essere vivo o morto (non esiste uno stato intermedio tra la vita e la morte), ciò sarà simile per il nucleo atomico. Deve essere decaduto o non decaduto (Wikipedia).

Video tratto dalla teoria del Big Bang

Un'altra interpretazione più recente dell'esperimento mentale di Schrödinger è una storia che il personaggio di Big Bang Theory, Sheldon Cooper, raccontò alla sua vicina meno istruita Penny. Il punto della storia di Sheldon è che il concetto del gatto di Schrödinger può essere applicato alle relazioni umane. Per capire cosa sta succedendo tra un uomo e una donna, che tipo di rapporto c'è tra loro: buono o cattivo, basta aprire la scatola. Fino ad allora, la relazione è sia buona che cattiva.

Di seguito è riportato un video clip di questo scambio di teoria del Big Bang tra Sheldon e Penia.

Il gatto è rimasto vivo a seguito dell'esperimento?

Per coloro che non hanno letto attentamente l'articolo, ma sono comunque preoccupati per il gatto, buone notizie: niente paura, secondo i nostri dati, risultato di un esperimento mentale condotto da un fisico austriaco pazzo

NESSUN GATTO È STATO FERITO

Abbiamo tutti sentito parlare del famoso gatto di Schrödinger, ma sappiamo che tipo di gatto è veramente? Scopriamolo e proviamo a parlare del famoso gatto di Schrödinger in parole semplici.

Il gatto di Schrödinger è un esperimento condotto da Erwin Schrödinger, uno dei padri fondatori della meccanica quantistica. Inoltre, questo non è un normale esperimento fisico, ma mentale.

Bisogna ammettere che Erwin Schrödinger era un uomo con una fantasia molto ricca.

Quindi cosa abbiamo come base immaginaria per condurre un esperimento? C'è un gatto messo in una scatola. La scatola contiene anche un contatore Geiger con piccole quantità di materiale radioattivo. La quantità di sostanza è tale che la probabilità di decadimento e di non decadimento di un atomo entro un'ora è la stessa. Se l'atomo decade, si attiverà un meccanismo speciale che romperà la fiaschetta con l'acido cianidrico e il povero gatto morirà. Se la disintegrazione non avviene, il gatto continuerà a sedersi tranquillamente nella scatola e a sognare le salsicce.

Qual è l'essenza del gatto di Schrödinger? Perché inventare un'esperienza così surreale?

In base ai risultati dell'esperimento, scopriamo se il gatto è vivo o no solo quando apriamo la scatola. Dal punto di vista della meccanica quantistica, un gatto (come un atomo di materia) si trova contemporaneamente in due stati contemporaneamente: sia vivo che morto allo stesso tempo. Questo è il famoso paradosso del gatto di Schrödinger.

Naturalmente questo non può essere. Erwin Schrödinger ha eseguito questo esperimento mentale per mostrare l'imperfezione della meccanica quantistica nella transizione dai sistemi subatomici a quelli macroscopici.

Ecco la formulazione di Schrödinger:

Puoi anche costruire casi in cui c'è del burlesque. Lasciate che un gatto venga rinchiuso in una camera d'acciaio insieme alla seguente macchina diabolica (che deve esistere indipendentemente dall'intervento del gatto): all'interno di un contatore Geiger c'è una minuscola quantità di sostanza radioattiva - così piccola che solo un atomo può decadere in un'ora , ma con la stessa probabilità potrebbe non disintegrarsi; se ciò accade, il tubo di lettura si scarica e il relè si attiva, liberando il martello, che rompe il pallone con acido cianidrico.

Se lasciamo l'intero sistema a se stesso per un'ora, allora possiamo dire che dopo questo tempo il gatto sarà vivo, purché l'atomo non si disintegri. La primissima disintegrazione dell'atomo avvelenerebbe il gatto. La funzione psi del sistema nel suo insieme lo esprimerà mescolando o imbrattando un gatto vivo e uno morto (scusate l'espressione) in parti uguali. Ciò che è tipico in questi casi è che l'incertezza originariamente limitata al mondo atomico si trasforma in incertezza macroscopica, che può essere eliminata mediante l'osservazione diretta. Ciò ci impedisce di accettare ingenuamente il “modello sfocato” come riflesso della realtà. Ciò di per sé non significa nulla di poco chiaro o di contraddittorio. C'è differenza tra una foto sfocata o fuori fuoco e una foto di nuvole o nebbia.

Un punto sicuramente positivo di questo esperimento è il fatto che nessun animale è stato ferito durante il suo svolgimento.

Infine, per consolidare il materiale, vi suggeriamo di guardare un video della buona vecchia serie TV “The Big Bang Theory”.

E se improvvisamente hai domande o il tuo insegnante ti ha posto un problema sulla meccanica quantistica, contattaci. Insieme risolveremo tutti i problemi molto più velocemente!

Recentemente pubblicato sul noto portale scientifico "PostScience" è un articolo dell'autore di Emil Akhmedov sulle ragioni dell'emergere del famoso paradosso, e anche su cosa non lo è.

Il fisico Emil Akhmedov sull'interpretazione probabilistica, i sistemi quantistici chiusi e la formulazione del paradosso.

A mio avviso, la parte più difficile della meccanica quantistica, dal punto di vista psicologico, filosofico e sotto molti altri aspetti, è la sua interpretazione probabilistica. Molte persone hanno discusso con l’interpretazione probabilistica. Ad esempio, Einstein, insieme a Podolsky e Rosen, ha inventato un paradosso che confuta l'interpretazione probabilistica.

Oltre a loro, Schrödinger ha discusso anche dell'interpretazione probabilistica della meccanica quantistica. Come contraddizione logica con l'interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, Schrödinger inventò il cosiddetto paradosso del gatto di Schrödinger. Può essere formulato in diversi modi, ad esempio: diciamo che hai una scatola in cui è seduto un gatto e a questa scatola è collegata una bombola di gas letale. All'interruttore di questo cilindro è collegato un qualche tipo di dispositivo, che lascia entrare o meno il gas mortale, che funziona come segue: c'è un vetro polarizzatore, e se il fotone che passa ha la polarizzazione richiesta, allora il cilindro gira acceso, il gas fluisce al gatto; se il fotone ha una polarizzazione sbagliata, allora il cilindro non si accende, la chiave non si accende, il cilindro non fa entrare il gas nel gatto.

Diciamo che il fotone è polarizzato circolarmente e il dispositivo risponde alla polarizzazione lineare. Questo potrebbe non essere chiaro, ma non è molto importante. Con una certa probabilità il fotone sarà polarizzato in un modo, con una certa probabilità in un altro. Schrödinger disse: la situazione risulta essere che ad un certo punto, finché non apriamo il coperchio e vediamo se il gatto è vivo o morto (e il sistema è chiuso), il gatto sarà vivo con una certa probabilità e sarà morto con qualche probabilità. probabilità. Forse sto formulando il paradosso con noncuranza, ma il risultato finale è una situazione strana: il gatto non è né vivo né morto. Ecco come viene formulato il paradosso.

Secondo me questo paradosso ha una spiegazione del tutto chiara e precisa. Forse questo è il mio punto di vista personale, ma cercherò di spiegarlo. La proprietà principale della meccanica quantistica è la seguente: se descriviamo un sistema chiuso, allora la meccanica quantistica non è altro che meccanica ondulatoria, meccanica ondulatoria. Ciò significa che è descritto da equazioni differenziali le cui soluzioni sono onde. Dove ci sono onde ed equazioni differenziali, ci sono matrici e così via. Si tratta di due descrizioni equivalenti: descrizione della matrice e descrizione dell'onda. La descrizione della matrice appartiene a Heisenberg, la descrizione dell'onda a Schrödinger, ma descrivono la stessa situazione.

È importante quanto segue: mentre il sistema è chiuso, è descritto da un'equazione d'onda, e ciò che accade a quest'onda è descritto da una sorta di equazione d'onda. L'intera interpretazione probabilistica della meccanica quantistica nasce dopo l'apertura del sistema: è influenzata dall'esterno da qualche grande oggetto classico, cioè non quantistico. Al momento dell'impatto, cessa di essere descritto da questa equazione d'onda. Nascono la cosiddetta riduzione della funzione d'onda e l'interpretazione probabilistica. Fino al momento dell'apertura il sistema evolve secondo l'equazione delle onde.

Ora dobbiamo fare alcuni commenti su come un grande sistema classico differisce da un piccolo sistema quantistico. In generale, anche un grande sistema classico può essere descritto utilizzando un'equazione d'onda, anche se questa descrizione è solitamente difficile da fornire e in realtà è del tutto inutile. Questi sistemi differiscono matematicamente nelle loro azioni. Il cosiddetto oggetto esiste nella meccanica quantistica, nella teoria dei campi. Per un sistema classico grande l’azione è enorme, ma per un sistema quantistico piccolo l’azione è piccola. Inoltre, il gradiente di questa azione - la velocità di cambiamento di questa azione nel tempo e nello spazio - è enorme per un grande sistema classico e piccolo per un piccolo sistema quantistico. Questa è la differenza principale tra i due sistemi. Dato che l’azione è molto grande per un sistema classico, è più conveniente descriverla non con alcune equazioni d’onda, ma semplicemente con leggi classiche come la legge di Newton e così via. Ad esempio, per questo motivo, la Luna ruota attorno alla Terra non come un elettrone attorno al nucleo di un atomo, ma lungo una certa orbita chiaramente definita, lungo un'orbita classica, traiettoria. Mentre l'elettrone, essendo un piccolo sistema quantistico, si muove come un'onda stazionaria all'interno di un atomo attorno al nucleo, il suo moto è descritto da un'onda stazionaria, e questa è la differenza tra le due situazioni.

Una misura in meccanica quantistica avviene quando si influenza un piccolo sistema quantistico con un grande sistema classico. Successivamente, la funzione d'onda viene ridotta. Secondo me la presenza di un palloncino o di un gatto nel paradosso di Schrödinger equivale alla presenza di un grande sistema classico che misura la polarizzazione di un fotone. Di conseguenza, la misurazione non avviene nel momento in cui apriamo il coperchio della scatola e vediamo se il gatto è vivo o morto, ma nel momento in cui il fotone interagisce con il vetro polarizzatore. Quindi, in questo momento la funzione d'onda del fotone si riduce, il palloncino si trova in uno stato ben preciso: o si apre o non si apre, e il gatto muore o non muore. Tutto. Non ci sono "gatti della probabilità" che con una certa probabilità sia vivo e con una certa probabilità sia morto. Quando ho detto che il paradosso del gatto di Schrödinger ha molte formulazioni diverse, ho solo detto che ci sono molti modi diversi per inventare il dispositivo che uccide o lascia vivo il gatto. In sostanza, la formulazione del paradosso non cambia.

Ho sentito parlare di altri tentativi di spiegare questo paradosso utilizzando la pluralità dei mondi e così via. A mio parere, tutte queste spiegazioni non reggono alle critiche. Ciò che ho spiegato a parole durante questo video può essere tradotto in forma matematica e la verità di questa affermazione può essere verificata. Sottolineo ancora una volta che, a mio avviso, la misurazione e la riduzione della funzione d'onda di un piccolo sistema quantistico avviene nel momento dell'interazione con un grande sistema classico. Un sistema classico così grande è un gatto insieme a un dispositivo che lo uccide, e non una persona che apre una scatola con un gatto e vede se il gatto è vivo o no. Cioè, la misurazione avviene al momento dell'interazione di questo sistema con una particella quantistica e non al momento del controllo del gatto. Tali paradossi, a mio avviso, trovano spiegazione nell'applicazione delle teorie e del buon senso.

L'essenza stessa dell'esperimento

L'articolo originale di Schrödinger descriveva l'esperimento come segue:

Puoi anche costruire casi in cui c'è del burlesque. Un certo gatto è rinchiuso in una camera d'acciaio con la seguente macchina infernale (che deve essere protetta dall'intervento diretto del gatto): all'interno di un contatore Geiger si trova una minuscola quantità di sostanza radioattiva, così piccola che solo un atomo può decadere in un'ora , ma con la stessa probabilità di non cadere a pezzi; se ciò accade, il tubo di lettura si scarica e il relè si attiva, liberando il martello, che rompe il pallone con acido cianidrico. Se lasciamo l'intero sistema a se stesso per un'ora, allora possiamo dire che dopo questo tempo il gatto sarà vivo, purché l'atomo non si disintegri. La primissima disintegrazione dell'atomo avvelenerebbe il gatto. La funzione psi del sistema nel suo insieme lo esprimerà mescolando o imbrattando un gatto vivo e uno morto (scusate l'espressione) in parti uguali. Ciò che è tipico in questi casi è che l'incertezza originariamente limitata al mondo atomico si trasforma in incertezza macroscopica, che può essere eliminata mediante l'osservazione diretta. Ciò ci impedisce di accettare ingenuamente il “modello sfocato” come riflesso della realtà. Ciò di per sé non significa nulla di poco chiaro o di contraddittorio. C'è differenza tra una foto sfocata o fuori fuoco e una foto di nuvole o nebbia. Secondo la meccanica quantistica, se non viene fatta alcuna osservazione del nucleo, il suo stato è descritto da una sovrapposizione (miscelazione) di due stati: un nucleo decaduto e un nucleo non decaduto, quindi un gatto seduto in una scatola è sia vivo che morto allo stesso tempo. Se la scatola viene aperta, lo sperimentatore può vedere solo uno stato specifico: "il nucleo è decaduto, il gatto è morto" o "il nucleo non è decaduto, il gatto è vivo". La domanda è: quando un sistema cessa di esistere come miscela di due stati e ne sceglie uno specifico? Lo scopo dell'esperimento è dimostrare che la meccanica quantistica è incompleta senza alcune regole che indichino in quali condizioni la funzione d'onda collassa e il gatto diventa morto o rimane vivo, ma cessa di essere un misto di entrambi.

Poiché è chiaro che un gatto deve essere vivo o morto (non esiste uno stato che combini la vita e la morte), ciò sarà simile per il nucleo atomico. Deve essere decaduto o non decaduto.

L'articolo originale fu pubblicato nel 1935. Lo scopo dell'articolo era discutere il paradosso Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), pubblicato da Einstein, Podolsky e Rosen all'inizio di quell'anno