مثير للإعجاب

فهم تجربة "قطة شرودنجر"

فهم تجربة "قطة شرودنجر"

كان إروين شرودنجر أحد الشخصيات الرئيسية في فيزياء الكم ، حتى قبل تجربته الفكرية الشهيرة "قط شرودنجر". لقد أنشأ وظيفة الموجة الكمومية ، والتي أصبحت الآن المعادلة المحددة للحركة في الكون ، ولكن المشكلة هي أنها عبرت عن كل حركة في شكل سلسلة من الاحتمالات - وهو ما ينتهك بشكل مباشر كيف أن معظم العلماء في أحب اليوم (وربما حتى اليوم) الاعتقاد بكيفية عمل الواقع المادي.

كان شرودنجر نفسه أحد العلماء ، وقد توصل إلى مفهوم قط شرودنجر لتوضيح القضايا المتعلقة بفيزياء الكم. دعونا ننظر في القضايا ، ثم ، ونرى كيف سعى شرودنجر لتوضيحها من خلال القياس.

عدم تحديد الكم

تقوم دالة الموجة الكمومية بتصوير جميع الكميات المادية كسلسلة من حالات الكم جنبًا إلى جنب مع احتمال وجود نظام في حالة معينة. النظر في ذرة واحدة المشعة مع عمر النصف من ساعة واحدة.

وفقًا لوظيفة موجة الفيزياء الكمومية ، ستكون الذرة المشعة بعد ساعة واحدة في حالة تتحلل فيها أو تتحلل. بمجرد إجراء قياس للذرة ، ستنهار وظيفة الموجة في حالة واحدة ، ولكن حتى ذلك الحين ، ستظل بمثابة تراكب للحالتين الكمومية.

هذا جانب أساسي من تفسير كوبنهاغن للفيزياء الكمومية - ليس فقط أن العالم لا يعرف الحالة التي يوجد فيها ، بل هو أن الواقع المادي لا يتحدد حتى يتم إجراء القياس. بطريقة ما غير معروفة ، فإن عملية الملاحظة ذاتها هي ما يوحد الموقف في حالة أو أخرى. حتى يتم إجراء هذه الملاحظة ، يتم تقسيم الواقع المادي بين جميع الاحتمالات.

إلى القط

قام شرودنجر بتمديد هذا من خلال اقتراح وضع قطة افتراضية في صندوق افتراضي. في الصندوق مع القطة ، سنضع قنينة من الغازات السامة ، والتي من شأنها أن تقتل القطة على الفور. يتم توصيل القارورة بجهاز متصل بسلك عداد جيجر ، وهو جهاز يستخدم للكشف عن الإشعاع. يتم وضع الذرة المشعة المذكورة أعلاه بالقرب من عداد جيجر وتركها لمدة ساعة واحدة بالضبط.

إذا تحطمت الذرة ، فسيقوم عداد جيجر باكتشاف الإشعاع ، وكسر القارورة ، وقتل القط. إذا لم تتحلل الذرة ، فستكون القارورة سليمة وستكون القطة حية.

بعد فترة ساعة واحدة ، تكون الذرة في حالة حيث تتحلل وتتحلل. ومع ذلك ، بالنظر إلى كيفية بناء الموقف ، فإن هذا يعني أن القارورة مكسورة وغير قابلة للكسر ، وفي النهاية ، وفقًا لتفسير كوبنهاغن للفيزياء الكمومية القطة ميتة وحية.

تفسيرات القط شرودنجر

ونقلت الصحيفة عن ستيفن هوكينج قوله "عندما أسمع عن قط شرودنجر ، أتصل بسلاحي". هذا يمثل أفكار العديد من علماء الفيزياء ، لأن هناك العديد من الجوانب حول تجربة التفكير التي تثير القضايا. المشكلة الأكبر في هذا القياس هي أن فيزياء الكم عادة ما تعمل فقط على المقياس المجهري للذرات والجزيئات دون الذرية ، وليس على النطاق المجهري للقطط وقوارير السم.

ينص تفسير كوبنهاغن على أن فعل قياس شيء ما يؤدي إلى انهيار وظيفة الموجة الكمومية. في هذا القياس ، في الحقيقة ، يتم إجراء القياس بواسطة عداد جيجر. هناك العديد من التفاعلات على طول سلسلة الأحداث - من المستحيل عزل القطة أو الأجزاء المنفصلة من النظام بحيث تكون ميكانيكية كمومية بطبيعتها.

بحلول الوقت الذي تدخل فيه القط نفسها المعادلة ، تم إجراء القياس بالفعل ... بألف مرة ، تم إجراء قياسات بواسطة ذرات عداد جيجر ، وجهاز كسر القارورة ، والقارورة ، والغازات السامة ، و القط نفسه. حتى ذرات العلبة تقوم بعمل "قياسات" عندما تفكر في أنه إذا سقطت القطة ميتة ، فسوف تتلامس مع ذرات مختلفة عما إذا كانت تسير بقلق حول الصندوق.

سواء كان العالم لا يفتح الصندوق أم لا ، فإن القطة إما حية أو ميتة ، وليست تراكبًا بين الدولتين.

لا يزال ، في بعض وجهات النظر الصارمة لتفسير كوبنهاغن ، هو في الواقع ملاحظة من قبل كيان واع وهو المطلوب. هذا الشكل الصارم من التفسير هو بشكل عام وجهة نظر الأقلية بين علماء الفيزياء اليوم ، على الرغم من أنه لا يزال هناك بعض الحجج المثيرة للاهتمام التي مفادها أن انهيار وظائف الموجة الكمومية قد يرتبط بالوعي. (لإجراء مناقشة أكثر شمولاً لدور الوعي في فيزياء الكم ، أقترح لغز الكم: الفيزياء تواجه الوعي بقلم بروس روزنبلوم وفريد ​​كوتنر.)

لا يزال هناك تفسير آخر هو تفسير العديد من العوالم (MWI) للفيزياء الكمومية ، والذي يقترح أن يتحول الموقف فعليًا إلى العديد من العوالم. في بعض هذه العوالم ، سوف تموت القطة عند فتح الصندوق ، بينما في القطة الأخرى سوف تكون على قيد الحياة. بينما تثير إعجاب الجمهور ، وبالتأكيد لمؤلفي الخيال العلمي ، فإن تفسير العوالم المتعددة هو أيضًا رأي أقلية بين علماء الفيزياء ، على الرغم من عدم وجود أدلة محددة ضده أو ضده.

حرره آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه