Vad är Schrodingers katt?

Pin
Send
Share
Send

Schrodingers katt är uppkallad efter Erwin Schrödinger, en fysiker från Österrike som gjorde betydande bidrag till utvecklingen av kvantmekanik på 1930-talet (han vann ett Nobelpris för en del av detta arbete, 1933). Bortsett från den fattiga katten (mer senare), är hans namn för alltid förbundet med kvantmekanik via Schrödinger-ekvationen, som varje fysikstudent måste kämpa med.

Schrodingers katt är faktiskt ett tankeexperiment (Gedankenexperiment) - och katten kanske inte har varit Erwins, men hans hustrus eller en av hans älskare (Erwin hade en okonventionell livsstil) - utformad för att testa en riktigt konstig implikation av fysiken han och andra fysiker utvecklades vid den tiden. Det var motiverat av ett papper från 1935 av Einstein, Podolsky och Rosen; detta dokument är källan till den berömda EPR-paradoxen.

I tankeexperimentet placeras Schrodingers katt inuti en låda som innehåller en bit radioaktivt material, och en Geiger-räknare kopplas till en kolv av gift på ett sådant sätt att om Geiger-räknaren upptäcker ett förfall, då kolven krossas, giftet gas släpps, och katten dör (rolig bit av trivia: en djurrättighetsgrupp anklagade fysiker för grymhet mot djur, baserat på en förvrängd version av detta tankesexperiment! men det är kanske bara en urban legend). Det radioaktiva materialets halveringstid är en timme, så efter en timme finns det 50% sannolikhet för att katten är död och lika stor sannolikhet för att den lever. I kvantmekanik överlagras dessa två tillstånd (en teknisk benämning), och katten är varken död eller levande, eller halvdöd och halvlevande, eller ... vilket verkligen är riktigt konstigt.

Nu har teorin - kvantmekanik - testats kanske mer noggrant än någon annan teori inom fysiken, och det verkar beskriva hur universum beter sig med extraordinär noggrannhet. Och teorin säger att när lådan öppnas - för att se om katten är död, levande, halvdöd och halv-levande, eller något annat - kollapsar vågfunktionen (beskriver katten, Geiger-räknaren osv.) eller att staterna inte längre är intrasslade (alla tekniska termer), och vi ser bara en död katt eller katt väldigt levande.

Det finns flera sätt att tänka på vad som händer - eller flera tolkningar (du gissade det, ännu en teknisk term!) - med namn som Köpenhamn-tolkning, många världstolkningar, etc, men det viktigaste är att teorin är stum på tolkningarna ... det säger helt enkelt att du kan beräkna saker med ekvationerna, och vad dina beräkningar visar är vad du kommer att se i alla experiment.

Snabbspolning fram till en tid efter att Schrödinger - och Einstein, Podolsky och Rosen - hade dött, och vi upptäcker att tester av EPR-paradoxen föreslogs, sedan genomfördes, och universum verkar verkligen bete sig precis som Schrodingers katt! I själva verket används resultaten från dessa experimentella tester för en slags okrävbar kryptografi och basen för en revolutionerande typ av dator.

Keen för att lära sig mer? Prova dessa: Schrödingers Rainbow är en bildspelgranskning av det allmänna ämnet (California Institute of Technology; försiktighet, 3MB PDF-fil!); Schrodingers katt syns, en nyhet om en makroskopisk demonstration; och Schrödingers katt (University of Houston).

Schrodingers katt hänvisas indirekt till i flera avsnitt av Astronomy Cast, däribland Quantum Mechanics och Entanglement; kolla på dem!

Källor: Cornell University, Wikipedia

Pin
Send
Share
Send