Шта је Шредингерова мачка?

„Шредингерова мачка“ је једна од оних фраза које се с времена на време извлаче у разговору. Ипак, онима који никада нису били студенти физике, или барем чули Шелдоново објашњење о теорији великог праска, можда неће бити јасно шта то значи. Кратак одговор је да је Шредингерова мачка име познатог мисаоног експеримента који је први поставио физичар Ервин Шредингер. Дугачак одговор и извор једне од најважнијих дебата у физици позива нас да уђемо у бизарни домен квантне механике да бисмо можда преиспитали наше претпоставке о стварности.

Ко је био Ервин Шредингер?

Ервин Шредингер је рођен 12. августа 1887. године у Бечу, главном граду Аустроугарске. Ервинов отац, Рудолф Шредингер, био је ботаничар и власник фабрике уљаних тканина. Његова мајка, Георгина, била је ћерка Рудолфовог професора хемије. Као једино дете, Ервин је одрастао као лутеран и школовао се код куће до 11. године. Ервин је од малих ногу бриљирао у језику, математици и физици.

Шредингерово образовање

Шредингер је уписао Универзитет у Бечу и студирао физику. Био је под јаким утицајем колега физичара Франца Екснера, пионира ове области, и Фрица Хасенохрла, касније шефа теоријске физике. Сцхродингер је добио докторат. 1910. Регрутован је и послан у Италију као артиљеријски официр 1914. Шредингер је имао више среће од свог колеге и ментора Хасенохрла, који је убијен од гранате 1915. Преживевши рат, био је на факултетским позицијама на неколико универзитета пре женидбе. Анемари Бертел 1920. године.

Шредингерова једначина

Године 1921. Шредингер је постао професор на Универзитету у Цириху и постало је јасно да има нове идеје у области атомске физике. Као одговор на теорије да се кретање електрона унутар атома може описати као талас, Шредингер је пружио неопходан математички доказ својом једначином теорије таласа из 1926. Речено је да је искра креативности настала током бурне афере са старим Бечанином. девојка.

Рођење квантне механике

Шредингерова једначина је пружила робустан опис понашања и кретања атома. Приписивањем њиховог кретања вероватносном таласу, положај и стање атома би се могли статистички третирати. Док није извршено директно мерење, речено је да је атом у стању суперпозиције. Према тумачењу из Копенхагена, то је значило да се може сматрати да се налази на свим локацијама одједном. Кључно питање за физичаре, да ли је теорија таласа само згодан математички алат или је описала нешто физички стварно? Где је заправо био атом?

Четка са Ајнштајном и нацистима

1927. Шредингер се са супругом преселио на Универзитет Фридрих Вилхелм у Берлину. Овде је трљао лактове са Албертом Ајнштајном. Док је тамо наставио да ради важна и иновативна истраживања, постајао је све више узнемирен растућом антисемитском атмосфером у Немачкој. По узору на Ајнштајна, 1937. напустио је Немачку и преселио се у Енглеску, заузевши позицију у Оксфорду. Убрзо након што је добио Нобелову награду за физику 1933.

Шредингерова мачка

Упркос својој кључној улози у стварању теорије таласа, Шредингеру никада није одговарало њене импликације. Као и многи физичари, он није могао да помири квантну несигурност на атомском нивоу са нашим свакодневним искуством стварности. У свету који видимо, људи и предмети имају одређено место и стање, посматрали их ми или не. Да би истакао ову контрадикцију, формулисао је мисаони експеримент који је укључивао мачку у запечаћеној кутији, радиоактивну супстанцу и Гајгеров бројач за мерење распадања супстанце.

Током једног сата постојала би шанса од 50% да ће се радиоактивни материјал распасти и емитовати један атом. Ако би се то догодило, Гајгеров бројач би то открио и активирао релеј који би проузроковао да чекић разбије боцу са киселином. Киселина би била пуштена у кутију, убијајући мачку. Питање је било да ли је мачка жива или мртва?

Парадокс Шредингерове мачке

Из квантномеханичке перспективе, каже се да је мачка у суперпонираном стању, са једнаком вероватноћом да буде или мртва или жива. Стање мачке се утврђује само када се мери или посматра. Ово је изгледало апсурдно, написао је Шредингер, јер мачка сигурно мора бити једно или друго, без обзира да ли посматрач одлучи да погледа или не. Ипак, чинило се да се атоми понашају управо овако. Повезујући судбину мачке са флуктуацијама атомских језгара, Шредингер је демонстрирао централни проблем Копенхагенске интерпретације квантне механике.

забавне ствари које треба да радите на свој 30. рођендан

Неспоразуми и жаљење

Непотребно је рећи, када су га упитали шта мисли о Копенхагенској интерпретацији своје теорије таласа, Шредингер је рекао: „Не свиђа ми се, и жао ми је што сам икада имао нешто с тим.“ Шредингер би годинама расправљао са својим савременицима о значењу сопственог експеримента.

Да ли је Сцхродингер икада имао мачку?

Популарне гласине су да је у неком тренутку током 1930-их Шредингер можда заиста поседовао мачку по имену Милтон у свом дому у Оксфорду. Срећом, упркос томе што је пружио инспирацију свом власнику, нема доказа да је ШрострвоДингерова мачка је икада била стављена у кутију са боцом киселине.

наслеђе

Шредингер је умро 4. јануара 1961. године у истом граду у коме је и рођен, Бечу. До тренутка његове смрти, и он и његова теоријска мачка оставили су неизбрисив траг у науци о квантној механици. Док су многи велики умови допринели развоју теорије таласа и концепта неодређености, само ће један заувек бити познат као отац квантне механике, а то је Ервин Шредингер.