एक अमेरिकी भौतिक विज्ञानी ने श्रोडिंगर की बिल्ली के विरोधाभास को हल किया। श्रोडिंगर का सिद्धांत: विवरण, विशेषताएं, प्रयोग और अनुप्रयोग

जैसा कि हाइजेनबर्ग ने हमें समझाया, अनिश्चितता सिद्धांत के कारण, क्वांटम माइक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं का विवरण न्यूटोनियन मैक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं के सामान्य विवरण की तुलना में एक अलग प्रकृति का है। के बजाय स्थानिक निर्देशांकऔर जिस गति से हम यांत्रिक गति का वर्णन करने के आदी हैं, उदाहरण के लिए, बिलियर्ड टेबल पर एक गेंद, क्वांटम यांत्रिकी में वस्तुओं को तथाकथित तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है। "तरंग" का शिखर माप के समय अंतरिक्ष में एक कण खोजने की अधिकतम संभावना से मेल खाता है। ऐसी तरंग की गति का वर्णन श्रोडिंगर समीकरण द्वारा किया जाता है, जो हमें बताता है कि क्वांटम प्रणाली की स्थिति समय के साथ कैसे बदलती है।

अब बिल्ली के बारे में. हर कोई जानता है कि बिल्लियाँ बक्सों में छिपना पसंद करती हैं ()। इरविन श्रोडिंगर भी इस बारे में जानते थे। इसके अलावा, विशुद्ध रूप से नॉर्डिक कट्टरता के साथ, उन्होंने इस सुविधा का उपयोग एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग में किया। इसका सार यह था कि एक बिल्ली को एक राक्षसी मशीन वाले बक्से में बंद कर दिया गया था। मशीन एक रिले के माध्यम से एक क्वांटम प्रणाली से जुड़ी होती है, उदाहरण के लिए, एक रेडियोधर्मी रूप से क्षयकारी पदार्थ। क्षय की संभावना ज्ञात है और 50% है। जब सिस्टम की क्वांटम स्थिति बदलती है (क्षय होती है) तो राक्षसी मशीन चालू हो जाती है और बिल्ली पूरी तरह से मर जाती है। यदि आप "कैट-बॉक्स-हेलिश मशीन-क्वांटा" प्रणाली को एक घंटे के लिए छोड़ दें और याद रखें कि क्वांटम प्रणाली की स्थिति को संभाव्यता के संदर्भ में वर्णित किया गया है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि बिल्ली जीवित है या नहीं यह इस पर निर्भर करता है इस पलसमय, यह शायद काम नहीं करेगा, जैसे कि किसी सिक्के के चित या पट पर गिरने की पहले से सटीक भविष्यवाणी करना संभव नहीं होगा। विरोधाभास बहुत सरल है: तरंग फ़ंक्शन जो एक क्वांटम प्रणाली का वर्णन करता है वह एक बिल्ली की दो अवस्थाओं को मिलाता है - यह एक ही समय में जीवित और मृत है, जैसे एक बाध्य इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष में किसी भी स्थान पर समान संभावना के साथ स्थित हो सकता है। परमाणु नाभिक. यदि हम बक्सा नहीं खोलते हैं, तो हमें ठीक से पता नहीं चलता कि बिल्ली कैसी है। किसी परमाणु नाभिक का अवलोकन (माप पढ़ें) किए बिना, हम केवल दो अवस्थाओं के सुपरपोजिशन (मिश्रण) द्वारा इसकी स्थिति का वर्णन कर सकते हैं: एक क्षयग्रस्त और अविघटित नाभिक। परमाणु लत में एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों होती है। सवाल यह है: कब एक प्रणाली दो राज्यों के मिश्रण के रूप में अस्तित्व में रहना बंद कर देती है और एक विशिष्ट राज्य को चुनती है?

प्रयोग की कोपेनहेगन व्याख्या हमें बताती है कि सिस्टम अवस्थाओं का मिश्रण नहीं रह जाता है और अवलोकन होने पर उनमें से एक को चुनता है, जो एक माप भी है (बॉक्स खुलता है)। यानी, माप का तथ्य ही भौतिक वास्तविकता को बदल देता है, जिससे तरंग फ़ंक्शन का पतन हो जाता है (बिल्ली या तो मर जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाती है)! इसके बारे में सोचें, प्रयोग और उसके साथ होने वाले माप हमारे आस-पास की वास्तविकता को बदल देते हैं। व्यक्तिगत रूप से, यह तथ्य मेरे मस्तिष्क को शराब से कहीं अधिक परेशान करता है। सुप्रसिद्ध स्टीव हॉकिंग को भी इस विरोधाभास का अनुभव करने में कठिनाई होती है, वे दोहराते हैं कि जब वह श्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में सुनते हैं, तो उनका हाथ ब्राउनिंग की ओर बढ़ता है। उत्कृष्ट सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी की प्रतिक्रिया की गंभीरता इस तथ्य के कारण है कि, उनकी राय में, तरंग फ़ंक्शन के पतन (इसे दो संभाव्य स्थितियों में से एक में ढहना) में पर्यवेक्षक की भूमिका बहुत अतिरंजित है।

बेशक, जब प्रोफेसर इरविन ने 1935 में अपनी बिल्ली-यातना की कल्पना की, तो यह क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता दिखाने का एक सरल तरीका था। दरअसल, एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत नहीं हो सकती। प्रयोग की व्याख्याओं में से एक के परिणामस्वरूप, यह स्पष्ट हो गया कि मैक्रो-दुनिया के नियमों (उदाहरण के लिए, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम - बिल्ली या तो जीवित है या मृत) और सूक्ष्म- के बीच विरोधाभास था। दुनिया (बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत है)।

उपरोक्त का उपयोग व्यवहार में किया जाता है: क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में। दो अवस्थाओं के सुपरपोजिशन में एक प्रकाश संकेत फाइबर-ऑप्टिक केबल के माध्यम से भेजा जाता है। यदि हमलावर बीच में कहीं केबल से जुड़ते हैं और प्रेषित जानकारी पर नजर रखने के लिए वहां सिग्नल टैप करते हैं, तो इससे तरंग फ़ंक्शन ध्वस्त हो जाएगा (कोपेनहेगन व्याख्या के दृष्टिकोण से, एक अवलोकन किया जाएगा) और प्रकाश किसी एक राज्य में जाएगा। केबल के प्राप्त सिरे पर प्रकाश का सांख्यिकीय परीक्षण करके, यह पता लगाना संभव होगा कि क्या प्रकाश सुपरपोज़िशन अवस्था में है या पहले ही देखा जा चुका है और किसी अन्य बिंदु पर प्रसारित हो चुका है। इससे संचार के ऐसे साधन बनाना संभव हो जाता है जो न पहचाने जा सकने वाले सिग्नल अवरोधन और छिपकर बात सुनने को बाहर कर देते हैं।

श्रोडिंगर के विचार प्रयोग की एक और हालिया व्याख्या एक कहानी है जो बिग बैंग थ्योरी के चरित्र शेल्डन कूपर ने अपने कम शिक्षित पड़ोसी पेनी को बताई थी। शेल्डन की कहानी का मुद्दा यह है कि श्रोडिंगर की बिल्ली की अवधारणा को मानवीय रिश्तों पर लागू किया जा सकता है। यह समझने के लिए कि एक पुरुष और एक महिला के बीच क्या हो रहा है, उनके बीच किस तरह का रिश्ता है: अच्छा या बुरा, आपको बस बॉक्स खोलने की जरूरत है। तब तक रिश्ता अच्छा और बुरा दोनों होता है।

अपनी शर्मिंदगी के लिए, मैं यह स्वीकार करना चाहता हूं कि मैंने यह अभिव्यक्ति सुनी, लेकिन यह नहीं जानता था कि इसका क्या मतलब है या इसका उपयोग किस विषय पर किया गया था। आइए मैं आपको बताता हूं कि मैंने इस बिल्ली के बारे में इंटरनेट पर क्या पढ़ा... -

« श्रोडिंगर की बिल्ली- यह प्रसिद्ध ऑस्ट्रियाई सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी इरविन श्रोडिंगर के प्रसिद्ध विचार प्रयोग का नाम है, जो एक पुरस्कार विजेता भी हैं नोबेल पुरस्कार. इस काल्पनिक प्रयोग की सहायता से वैज्ञानिक उपपरमाण्विक प्रणालियों से स्थूल प्रणालियों में संक्रमण में क्वांटम यांत्रिकी की अपूर्णता को दिखाना चाहते थे।

इरविन श्रोडिंगर का मूल लेख 1935 में प्रकाशित हुआ था। इसमें, प्रयोग का वर्णन किया गया था या यहां तक कि मानवीकरण भी किया गया था:

आप ऐसे मामले भी बना सकते हैं जिनमें काफी बोझिलता हो। किसी बिल्ली को निम्नलिखित शैतानी मशीन के साथ एक स्टील चैंबर में बंद कर दिया जाए (जो कि बिल्ली के हस्तक्षेप की परवाह किए बिना होना चाहिए): गीगर काउंटर के अंदर थोड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी पदार्थ होता है, इतना छोटा कि एक घंटे में केवल एक परमाणु ही क्षय हो सकता है, लेकिन सबसे अधिक संभावना यह है कि यदि ऐसा होता है तो यह विघटित नहीं हो सकता है, रीडिंग ट्यूब को डिस्चार्ज कर दिया जाता है और रिले को सक्रिय कर दिया जाता है, जिससे हथौड़ा निकल जाता है, जो हाइड्रोसायनिक एसिड के साथ फ्लास्क को तोड़ देता है।

यदि हम इस पूरे सिस्टम को एक घंटे के लिए अपने ऊपर छोड़ दें तो हम कह सकते हैं कि बिल्ली इस समय के बाद भी जीवित रहेगी, जब तक कि परमाणु विघटित न हो जाए। परमाणु का पहला विघटन ही बिल्ली को जहर दे देगा। समग्र रूप से सिस्टम का पीएसआई-फ़ंक्शन एक जीवित और एक मृत बिल्ली (अभिव्यक्ति को क्षमा करें) को समान भागों में मिलाकर या धुंधला करके इसे व्यक्त करेगा। में विशिष्ट समान मामलेक्या यह अनिश्चितता, शुरू में सीमित है परमाणु संसार, स्थूल अनिश्चितता में परिवर्तित हो जाता है, जिसे प्रत्यक्ष अवलोकन द्वारा समाप्त किया जा सकता है। यह हमें वास्तविकता को प्रतिबिंबित करने वाले "धुंधले मॉडल" को स्वीकार करने से रोकता है। इसका अपने आप में कोई अस्पष्ट या विरोधाभासी मतलब नहीं है। धुंधली या फोकस से बाहर की तस्वीर और बादलों या कोहरे की तस्वीर के बीच अंतर है।

दूसरे शब्दों में:

वहाँ एक बक्सा और एक बिल्ली है. बॉक्स में एक तंत्र होता है जिसमें एक रेडियोधर्मी परमाणु नाभिक और जहरीली गैस का एक कंटेनर होता है। प्रायोगिक मापदंडों का चयन इसलिए किया गया ताकि 1 घंटे में परमाणु क्षय की संभावना 50% हो। यदि नाभिक विघटित हो जाता है, तो गैस का एक कंटेनर खुल जाता है और बिल्ली मर जाती है। यदि नाभिक का क्षय नहीं होता है, तो बिल्ली जीवित और स्वस्थ रहती है।
हम बिल्ली को एक बक्से में बंद करते हैं, एक घंटे तक प्रतीक्षा करते हैं और सवाल पूछते हैं: क्या बिल्ली जीवित है या मर गई है?
क्वांटम यांत्रिकी हमें यह बताती प्रतीत होती है कि परमाणु नाभिक (और इसलिए बिल्ली) एक साथ सभी संभावित अवस्थाओं में है (क्वांटम सुपरपोज़िशन देखें)। बॉक्स खोलने से पहले, कैट-कोर सिस्टम 50% की संभावना के साथ "नाभिक क्षय हो गया है, बिल्ली मर गई है" स्थिति में है और "नाभिक क्षय नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है" स्थिति में है 50% की संभावना. पता चला कि डिब्बे में बैठी बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों है।
आधुनिक कोपेनहेगन व्याख्या के अनुसार, बिल्ली बिना किसी मध्यवर्ती अवस्था के जीवित/मृत है। और नाभिक की क्षय अवस्था का चुनाव बॉक्स खोलने के समय नहीं होता है, बल्कि तब भी होता है जब नाभिक डिटेक्टर में प्रवेश करता है। क्योंकि "कैट-डिटेक्टर-न्यूक्लियस" प्रणाली के तरंग फ़ंक्शन की कमी बॉक्स के मानव पर्यवेक्षक से जुड़ी नहीं है, बल्कि न्यूक्लियस के डिटेक्टर-पर्यवेक्षक से जुड़ी है।

क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, यदि किसी परमाणु के नाभिक का अवलोकन नहीं किया जाता है, तो उसकी स्थिति को दो अवस्थाओं के मिश्रण से वर्णित किया जाता है - एक क्षयकारी नाभिक और एक अविघटित नाभिक, इसलिए, एक बिल्ली एक बक्से में बैठी है और एक परमाणु के नाभिक का मानवीकरण कर रही है। एक ही समय में जीवित और मृत दोनों है। यदि बॉक्स खोला जाता है, तो प्रयोगकर्ता केवल एक विशिष्ट स्थिति देख सकता है - "नाभिक क्षय हो गया है, बिल्ली मर गई है" या "नाभिक क्षय नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है।"

मानव भाषा में सार: श्रोडिंगर के प्रयोग से पता चला कि, क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, बिल्ली जीवित और मृत दोनों है, जो नहीं हो सकती। इसलिए, क्वांटम यांत्रिकी में महत्वपूर्ण खामियां हैं।

सवाल यह है: कब एक प्रणाली दो राज्यों के मिश्रण के रूप में अस्तित्व में रहना बंद कर देती है और एक विशिष्ट राज्य को चुनती है? प्रयोग का उद्देश्य यह दिखाना है कि क्वांटम यांत्रिकी कुछ नियमों के बिना अधूरी है जो इंगित करती है कि किन परिस्थितियों में तरंग फ़ंक्शन ढह जाता है, और बिल्ली या तो मृत हो जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाती है। चूँकि यह स्पष्ट है कि एक बिल्ली या तो जीवित या मृत होनी चाहिए (जीवन और मृत्यु के बीच कोई मध्यवर्ती स्थिति नहीं है), यह परमाणु नाभिक के लिए समान होगा। यह या तो क्षयग्रस्त या अविक्षत होना चाहिए ()।

नीचे शेल्डन और पेनिया के बीच इस बिग बैंग थ्योरी एक्सचेंज का एक वीडियो क्लिप है।

श्रोडिंगर का चित्रण है सर्वोत्तम उदाहरणक्वांटम भौतिकी के मुख्य विरोधाभास का वर्णन करने के लिए: इसके नियमों के अनुसार, इलेक्ट्रॉन, फोटॉन और यहां तक कि परमाणु जैसे कण एक साथ दो अवस्थाओं में मौजूद होते हैं ("जीवित" और "मृत", यदि आप लंबे समय से पीड़ित बिल्ली को याद करते हैं)। इन राज्यों को कहा जाता है.

अमेरिकी भौतिक विज्ञानीअर्कांसस विश्वविद्यालय (अर्कांसस स्टेट यूनिवर्सिटी) के आर्ट हॉब्सन () ने इस विरोधाभास का समाधान प्रस्तावित किया।

“क्वांटम भौतिकी में माप कुछ स्थूल उपकरणों के संचालन पर आधारित होते हैं, जैसे कि गीजर काउंटर, जिसकी मदद से सूक्ष्म प्रणालियों - परमाणुओं, फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम स्थिति निर्धारित की जाती है। क्वांटम सिद्धांत का तात्पर्य है कि यदि आप एक सूक्ष्म प्रणाली (कण) को किसी मैक्रोस्कोपिक डिवाइस से जोड़ते हैं जो सिस्टम की दो अलग-अलग स्थितियों को अलग करता है, तो डिवाइस (उदाहरण के लिए गीगर काउंटर) क्वांटम उलझाव की स्थिति में चला जाएगा और खुद को दो में भी पाएगा। एक ही समय में सुपरपोजिशन। हालाँकि, इस घटना को सीधे तौर पर देखना असंभव है, जो इसे अस्वीकार्य बनाता है, ”भौतिक विज्ञानी कहते हैं।

हॉब्सन का कहना है कि श्रोडिंगर के विरोधाभास में, बिल्ली एक स्थूल उपकरण, एक गीगर काउंटर की भूमिका निभाती है, जो उस नाभिक के क्षय या "गैर-क्षय" की स्थिति निर्धारित करने के लिए रेडियोधर्मी नाभिक से जुड़ा होता है। इस मामले में, एक जीवित बिल्ली "गैर-क्षय" का संकेतक होगी, और एक मृत बिल्ली क्षय का संकेतक होगी। लेकिन क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, बिल्ली, नाभिक की तरह, जीवन और मृत्यु के दो सुपरपोज़िशन में मौजूद होनी चाहिए।

इसके बजाय, भौतिक विज्ञानी के अनुसार, बिल्ली की क्वांटम स्थिति को परमाणु की स्थिति से उलझाया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि वे एक दूसरे के साथ "गैर-स्थानीय संबंध" में हैं। अर्थात्, यदि उलझी हुई वस्तुओं में से किसी एक की स्थिति अचानक विपरीत में बदल जाती है, तो उसके जोड़े की स्थिति भी बदल जाएगी, चाहे वे एक-दूसरे से कितनी भी दूर क्यों न हों। ऐसा करने में, हॉब्सन इस क्वांटम सिद्धांत को संदर्भित करता है।

“क्वांटम उलझाव के सिद्धांत के बारे में सबसे दिलचस्प बात यह है कि दोनों कणों की स्थिति में परिवर्तन तुरंत होता है: किसी भी प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय संकेत के पास एक सिस्टम से दूसरे सिस्टम तक जानकारी प्रसारित करने का समय नहीं होगा। तो आप कह सकते हैं कि यह एक वस्तु है जो अंतरिक्ष द्वारा दो भागों में विभाजित है, चाहे उनके बीच की दूरी कितनी भी अधिक क्यों न हो,'' हॉब्सन बताते हैं।

श्रोडिंगर की बिल्ली अब एक ही समय में जीवित और मृत नहीं है। यदि विघटन होता है तो वह मृत है, और यदि विघटन कभी नहीं होता है तो वह जीवित है।

आइए हम जोड़ते हैं कि इस विरोधाभास के समान समाधान पिछले तीस वर्षों में वैज्ञानिकों के तीन और समूहों द्वारा प्रस्तावित किए गए थे, लेकिन उन्हें गंभीरता से नहीं लिया गया और व्यापक वैज्ञानिक हलकों में किसी का ध्यान नहीं गया। हॉब्सन का मानना है कि क्वांटम यांत्रिकी के विरोधाभासों का समाधान, कम से कम सैद्धांतिक रूप से, इसकी गहरी समझ के लिए नितांत आवश्यक है।

श्रोडिंगर

लेकिन अभी हाल ही में, सिद्धांतकारों ने बताया कि कैसे गुरुत्वाकर्षण श्रोडिंगर की बिल्ली को मारता है, लेकिन यह अधिक जटिल है...-

एक नियम के रूप में, भौतिक विज्ञानी इस घटना की व्याख्या करते हैं कि कणों की दुनिया में सुपरपोज़िशन संभव है, लेकिन बिल्लियों या अन्य मैक्रो-ऑब्जेक्ट्स के साथ असंभव है, से हस्तक्षेप पर्यावरण. जब कोई क्वांटम वस्तु किसी क्षेत्र से गुजरती है या यादृच्छिक कणों के साथ संपर्क करती है, तो यह तुरंत केवल एक ही स्थिति ग्रहण करती है - जैसे कि इसे मापा गया हो। जैसा कि वैज्ञानिकों का मानना है, ठीक इसी तरह से सुपरपोज़िशन नष्ट हो जाता है।

लेकिन भले ही किसी तरह किसी मैक्रो-ऑब्जेक्ट को सुपरपोजिशन की स्थिति में अन्य कणों और क्षेत्रों के साथ बातचीत से अलग करना संभव हो जाए, फिर भी देर-सबेर यह एक ही स्थिति में आ जाएगा। कम से कम यह पृथ्वी की सतह पर होने वाली प्रक्रियाओं के लिए सच है।

“इंटरस्टेलर अंतरिक्ष में कहीं, शायद एक बिल्ली को मौका मिलेगा, लेकिन पृथ्वी पर या किसी भी ग्रह के पास यह बेहद असंभव है। और इसका कारण गुरुत्वाकर्षण है, ”नए अध्ययन के प्रमुख लेखक, हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के इगोर पिकोवस्की () बताते हैं।

वियना विश्वविद्यालय के पिकोवस्की और उनके सहयोगियों का तर्क है कि गुरुत्वाकर्षण का स्थूल-वस्तुओं के क्वांटम सुपरपोजिशन पर विनाशकारी प्रभाव पड़ता है, और इसलिए हम स्थूल जगत में समान घटना नहीं देखते हैं। वैसे, नई परिकल्पना की मूल अवधारणा फीचर फिल्म "इंटरस्टेलर" में है।

आइंस्टाइन का सामान्य सिद्धांतसापेक्षता बताती है कि एक अत्यंत विशाल वस्तु अंतरिक्ष-समय को अपने पास मोड़ लेगी। छोटे स्तर पर स्थिति को ध्यान में रखते हुए, हम कह सकते हैं कि पृथ्वी की सतह के पास स्थित एक अणु के लिए, हमारे ग्रह की कक्षा में स्थित एक अणु की तुलना में समय कुछ धीमी गति से गुजरेगा।

अंतरिक्ष-समय पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण, इस प्रभाव से प्रभावित एक अणु अपनी स्थिति में विचलन का अनुभव करेगा। और यह, बदले में, इसकी आंतरिक ऊर्जा को प्रभावित करना चाहिए - एक अणु में कणों के कंपन जो समय के साथ बदलते हैं। यदि एक अणु को दो स्थानों की क्वांटम सुपरपोजिशन की स्थिति में पेश किया गया था, तो स्थिति और आंतरिक ऊर्जा के बीच संबंध जल्द ही अणु को अंतरिक्ष में दो स्थितियों में से केवल एक को "चुनने" के लिए मजबूर करेगा।

“-ज्यादातर मामलों में, विसंगति की घटना जुड़ी हुई है बाहरी प्रभाव, लेकिन इस मामले में, कणों का आंतरिक कंपन अणु की गति के साथ ही परस्पर क्रिया करता है,'' पिकोवस्की बताते हैं।

यह प्रभाव अभी तक नहीं देखा गया है, क्योंकि विघटन के अन्य स्रोत, जैसे चुंबकीय क्षेत्र, ऊष्मीय विकिरणऔर कंपन आमतौर पर बहुत मजबूत होते हैं, जिससे गुरुत्वाकर्षण से बहुत पहले क्वांटम सिस्टम नष्ट हो जाते हैं। लेकिन प्रयोगकर्ता परिकल्पना का परीक्षण करने का प्रयास करते हैं।

इसी तरह के सेटअप का उपयोग क्वांटम सिस्टम को नष्ट करने के लिए गुरुत्वाकर्षण की क्षमता का परीक्षण करने के लिए भी किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज इंटरफेरोमीटर की तुलना करना आवश्यक होगा: पहले में, पथ के विभिन्न "ऊंचाइयों" पर समय के फैलाव के कारण सुपरपोजिशन जल्द ही गायब हो जाएगा, जबकि दूसरे में, क्वांटम सुपरपोजिशन बना रह सकता है।

सूत्रों का कहना है

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

यहाँ थोड़ा और अधिक छद्म वैज्ञानिक है: उदाहरण के लिए, और यहाँ। यदि आप अभी तक नहीं जानते हैं, तो इसके बारे में पढ़ें और यह क्या है। और हम पता लगाएंगे क्या

यूरी गोर्डीव
प्रोग्रामर, गेम डेवलपर, डिज़ाइनर, कलाकार

"श्रोडिंगर की बिल्ली" क्वांटम भौतिकी के अग्रदूतों में से एक द्वारा प्रस्तावित एक विचार प्रयोग है, यह दिखाने के लिए कि मैक्रोस्कोपिक प्रणालियों पर लागू होने पर क्वांटम प्रभाव कितने अजीब दिखते हैं।

मैं वास्तव में समझाने की कोशिश करूंगा सरल शब्दों में: भौतिकी के सज्जनों, मुझे जवाबदेह मत ठहराइए। वाक्यांश "मोटे तौर पर बोलना" प्रत्येक वाक्य से पहले निहित है।

बहुत, बहुत छोटे पैमाने पर, दुनिया उन चीज़ों से बनी है जो बहुत ही असामान्य तरीके से व्यवहार करती हैं। ऐसी वस्तुओं की सबसे अजीब विशेषताओं में से एक एक ही समय में दो परस्पर अनन्य अवस्थाओं में रहने की क्षमता है।

सहज ज्ञान युक्त दृष्टिकोण से और भी अधिक असामान्य (कुछ इसे डरावना भी कहेंगे) यह है कि उद्देश्यपूर्ण अवलोकन का कार्य इस अनिश्चितता को समाप्त कर देता है, और वस्तु, जो एक ही समय में दो विरोधाभासी अवस्थाओं में थी, पर्यवेक्षक के सामने आती है उनमें से केवल एक, जैसे कि कुछ हुआ ही नहीं, बगल की ओर देखता है और मासूमियत से सीटी बजाता है।

उपपरमाण्विक स्तर पर, हर कोई लंबे समय से इन हरकतों का आदी रहा है। एक गणितीय उपकरण है जो इन प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, और उनके बारे में ज्ञान सबसे अधिक पाया गया है विभिन्न अनुप्रयोग: उदाहरण के लिए, कंप्यूटर और क्रिप्टोग्राफी में।

स्थूल स्तर पर, ये प्रभाव नहीं देखे जाते हैं: हमसे परिचित वस्तुएं हमेशा एक ही विशिष्ट स्थिति में होती हैं।

अब एक विचार प्रयोग के लिए. हम बिल्ली लेते हैं और उसे एक बक्से में रखते हैं। हम वहां जहरीली गैस वाला एक फ्लास्क, एक रेडियोधर्मी परमाणु और एक गीजर काउंटर भी रखते हैं। एक रेडियोधर्मी परमाणु किसी भी समय क्षय हो भी सकता है और नहीं भी। यदि यह विघटित हो जाता है, तो काउंटर विकिरण का पता लगाएगा, एक सरल तंत्र गैस के साथ फ्लास्क को तोड़ देगा, और हमारी बिल्ली मर जाएगी। यदि नहीं, तो बिल्ली जीवित रहेगी।

हम बॉक्स बंद कर देते हैं। इस क्षण से, क्वांटम यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, हमारा परमाणु अनिश्चितता की स्थिति में है - यह 50% की संभावना के साथ क्षय हुआ और 50% की संभावना के साथ क्षय नहीं हुआ। इससे पहले कि हम बॉक्स खोलें और अंदर देखें (अवलोकन करें), यह एक ही बार में दोनों अवस्थाओं में होगा। और चूँकि बिल्ली का भाग्य सीधे तौर पर इस परमाणु की स्थिति पर निर्भर करता है, इसलिए यह पता चलता है कि बिल्ली भी वस्तुतः एक ही समय में जीवित और मृत है ("... जीवित और मृत बिल्ली (अभिव्यक्ति के लिए क्षमा करें) को समान रूप से नष्ट करना) भाग..." प्रयोग के लेखक लिखते हैं)। क्वांटम सिद्धांत बिल्कुल इसी तरह इस स्थिति का वर्णन करेगा।

श्रोडिंगर को शायद ही अंदाज़ा रहा होगा कि उनका विचार कितना शोर मचाएगा। निःसंदेह, प्रयोग स्वयं, यहां तक कि मूल में भी, बेहद भद्दे तरीके से और वैज्ञानिक सटीकता के किसी दिखावे के बिना वर्णित है: लेखक अपने सहयोगियों को यह विचार बताना चाहता था कि सिद्धांत को "अवलोकन" जैसी प्रक्रियाओं की स्पष्ट परिभाषाओं के साथ पूरक करने की आवश्यकता है। बक्सों में बिल्लियों वाले परिदृश्यों को उसके अधिकार क्षेत्र से बाहर करने के लिए।

एक बिल्ली के विचार का उपयोग ईश्वर के अस्तित्व को एक सुपरइंटेलिजेंस के रूप में "साबित" करने के लिए भी किया गया था, जिसका निरंतर अवलोकन हमारे अस्तित्व को संभव बनाता है। वास्तव में, "अवलोकन" के लिए एक सचेत पर्यवेक्षक की आवश्यकता नहीं होती है, जो कुछ रहस्यवाद को क्वांटम प्रभावों से बाहर ले जाता है। लेकिन फिर भी, क्वांटम भौतिकी आज भी कई अस्पष्टीकृत घटनाओं और उनकी व्याख्याओं के साथ विज्ञान की सीमा बनी हुई है।

इवान बोल्डिन
भौतिक और गणितीय विज्ञान के उम्मीदवार, शोधकर्ता, एमआईपीटी स्नातक

माइक्रोवर्ल्ड वस्तुओं का व्यवहार ( प्राथमिक कण, परमाणु, अणु) उन वस्तुओं के व्यवहार से काफी भिन्न होता है जिनसे हमें आमतौर पर निपटना पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन दो स्थानों से एक साथ उड़ सकता है सुदूर स्थानया एक परमाणु में एक साथ कई कक्षाओं में होता है। इन घटनाओं का वर्णन करने के लिए, एक सिद्धांत बनाया गया - क्वांटम भौतिकी। इस सिद्धांत के अनुसार, उदाहरण के लिए, कणों को अंतरिक्ष में लेपित किया जा सकता है, लेकिन यदि आप यह निर्धारित करना चाहते हैं कि कण कहाँ स्थित है, तो आप हमेशा पूरे कण को किसी स्थान पर पाएंगे, अर्थात वह अपने लेप से ढहता हुआ प्रतीत होगा किसी बिंदु पर बताएं विशिष्ट स्थान. यानी ऐसा माना जाता है कि जब तक आप किसी कण की स्थिति नहीं माप लेते, तब तक उसकी कोई स्थिति नहीं होती है, और भौतिकी केवल यह अनुमान लगा सकती है कि आप किस स्थान पर किस संभावना के साथ एक कण का पता लगा सकते हैं।

क्वांटम भौतिकी के रचनाकारों में से एक, इरविन श्रोडिंगर ने सोचा: क्या होगा यदि, एक माइक्रोपार्टिकल की स्थिति को मापने के परिणाम के आधार पर, कुछ घटना घटित होती है या नहीं होती है। उदाहरण के लिए, इसे इस प्रकार कार्यान्वित किया जा सकता है: एक रेडियोधर्मी परमाणु लें, जिसका आधा जीवन मान लीजिए, एक घंटा है। एक परमाणु को एक अपारदर्शी बक्से में रखा जा सकता है, वहां एक उपकरण रखा जा सकता है, जो जब परमाणु के रेडियोधर्मी क्षय उत्पादों से टकराता है, तो जहरीली गैस के साथ एक शीशी को तोड़ देता है, और इस बक्से में एक बिल्ली को रखा जा सकता है। तब आप बाहर से यह नहीं देख पाएंगे कि परमाणु क्षय हुआ है या नहीं, यानी क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, इसका क्षय हुआ है और क्षय नहीं हुआ है, और इसलिए, बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों है। इस बिल्ली को श्रोडिंगर की बिल्ली के नाम से जाना जाने लगा।

यह आश्चर्यजनक लग सकता है कि एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत हो सकती है, हालाँकि औपचारिक रूप से यहाँ कोई विरोधाभास नहीं है और यह क्वांटम सिद्धांत का खंडन नहीं है। हालाँकि, प्रश्न उठ सकते हैं, उदाहरण के लिए: कौन एक परमाणु को एक घिसी हुई अवस्था से एक निश्चित अवस्था में ढहा सकता है, और कौन, इस तरह के प्रयास से, स्वयं एक धँसी हुई अवस्था में चला जाता है? यह पतन प्रक्रिया कैसे घटित होती है? या ऐसा कैसे होता है कि जो पतन करता है वह स्वयं क्वांटम भौतिकी के नियमों का पालन नहीं करता है? क्या ये प्रश्न सार्थक हैं और यदि हां, तो उत्तर क्या हैं, यह अभी भी अस्पष्ट है।

जॉर्ज पैनिन
के नाम पर रूसी रासायनिक तकनीकी विश्वविद्यालय से स्नातक की उपाधि प्राप्त की। डि मेंडेलीव, अनुसंधान विभाग के मुख्य विशेषज्ञ (विपणन अनुसंधान)

जैसा कि हाइजेनबर्ग ने हमें समझाया, अनिश्चितता सिद्धांत के कारण, क्वांटम माइक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं का विवरण न्यूटोनियन मैक्रोवर्ल्ड में वस्तुओं के सामान्य विवरण की तुलना में एक अलग प्रकृति का है। स्थानिक निर्देशांक और गति के बजाय जिसका उपयोग हम यांत्रिक गति का वर्णन करने के लिए करते हैं, उदाहरण के लिए, बिलियर्ड टेबल पर एक गेंद, क्वांटम यांत्रिकी में वस्तुओं को तथाकथित तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है। "तरंग" का शिखर माप के समय अंतरिक्ष में एक कण खोजने की अधिकतम संभावना से मेल खाता है। ऐसी तरंग की गति का वर्णन श्रोडिंगर समीकरण द्वारा किया जाता है, जो हमें बताता है कि क्वांटम प्रणाली की स्थिति समय के साथ कैसे बदलती है।

अब बिल्ली के बारे में. हर कोई जानता है कि बिल्लियाँ बक्सों में छिपना पसंद करती हैं (thequestion.ru)। इरविन श्रोडिंगर भी इस बारे में जानते थे। इसके अलावा, विशुद्ध रूप से नॉर्डिक कट्टरता के साथ, उन्होंने इस सुविधा का उपयोग एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग में किया। इसका सार यह था कि एक बिल्ली को एक राक्षसी मशीन वाले बक्से में बंद कर दिया गया था। मशीन एक रिले के माध्यम से एक क्वांटम प्रणाली से जुड़ी होती है, उदाहरण के लिए, एक रेडियोधर्मी रूप से क्षयकारी पदार्थ। क्षय की संभावना ज्ञात है और 50% है। जब सिस्टम की क्वांटम स्थिति बदलती है (क्षय होती है) तो राक्षसी मशीन चालू हो जाती है और बिल्ली पूरी तरह से मर जाती है। यदि आप "कैट-बॉक्स-हेलिश मशीन-क्वांटा" प्रणाली को एक घंटे के लिए छोड़ दें और याद रखें कि क्वांटम प्रणाली की स्थिति को संभाव्यता के संदर्भ में वर्णित किया गया है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि इसका पता लगाना शायद संभव नहीं होगा किसी निश्चित समय पर बिल्ली जीवित है या नहीं, ठीक उसी तरह जैसे किसी सिक्के के चित या पट पर गिरने की पहले से सटीक भविष्यवाणी करना असंभव है। विरोधाभास बहुत सरल है: तरंग फ़ंक्शन जो एक क्वांटम प्रणाली का वर्णन करता है वह एक बिल्ली की दो अवस्थाओं को मिलाता है - यह एक ही समय में जीवित और मृत है, जैसे एक बाध्य इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष में किसी भी स्थान पर समान संभावना के साथ स्थित हो सकता है। परमाणु नाभिक. यदि हम बक्सा नहीं खोलते हैं, तो हमें ठीक से पता नहीं चलता कि बिल्ली कैसी है। किसी परमाणु नाभिक का अवलोकन (माप पढ़ें) किए बिना, हम केवल दो अवस्थाओं के सुपरपोजिशन (मिश्रण) द्वारा इसकी स्थिति का वर्णन कर सकते हैं: एक क्षयग्रस्त और अविघटित नाभिक। परमाणु लत में एक बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत दोनों होती है। सवाल यह है: कब एक प्रणाली दो राज्यों के मिश्रण के रूप में अस्तित्व में रहना बंद कर देती है और एक विशिष्ट राज्य को चुनती है?

इसमें थोड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी पदार्थ है, इसलिएछोटा, एक घंटे के भीतर शायदकेवल एक परमाणु का क्षय होगा, लेकिन समान संभावना के साथ यह क्षय नहीं हो सकता है; यदि ऐसा होता है, तो रीडिंग ट्यूब डिस्चार्ज हो जाती है और रिले सक्रिय हो जाता है, जिससे हथौड़ा निकलता है, जो हाइड्रोसायनिक एसिड के साथ फ्लास्क को तोड़ देता है। अगर आप इस पूरे सिस्टम को एक घंटे के लिए ऐसे ही छोड़ दें तो हम कह सकते हैं कि बिल्ली इस समय के बाद जीवित हो जाएगी, जैसे हीपरमाणु विघटित नहीं होगा. परमाणु का पहला विघटन ही बिल्ली को जहर दे देगा। समग्र रूप से सिस्टम का पीएसआई-फ़ंक्शन एक जीवित और एक मृत बिल्ली (अभिव्यक्ति को क्षमा करें) को समान भागों में मिलाकर या धुंधला करके इसे व्यक्त करेगा।

ऐसे मामलों में जो विशिष्ट बात है वह यह है कि प्रारंभ में परमाणु जगत तक सीमित अनिश्चितता स्थूल अनिश्चितता में बदल जाती है, जो हो सकती है सफायाप्रत्यक्ष अवलोकन के माध्यम से. यह हमें वास्तविकता को प्रतिबिंबित करने वाले "धुंधले मॉडल" को स्वीकार करने से रोकता है। इसका अपने आप में कोई अस्पष्ट या विरोधाभासी मतलब नहीं है। धुंधली या फोकस से बाहर की तस्वीर और बादलों या कोहरे की तस्वीर के बीच अंतर है।

मूललेख(जर्मन)

मैं कुछ वित्तीय सहायता प्राप्त कर सकता हूँ. ईन काट्ज़ विर्ड इन ईन स्टैहल्कमर गेस्पर्ट, ज़ुसामेन माइट फोलजेंडर हॉलेनमास्चिन (डाई मैन गेगेन डेन डायरेक्टेन ज़ुग्रिफ़ डेर काट्ज़ सिचर्न म्यूस): इन ईनम गीगेर्सचेन ज़हलोह्र बेफाइंडेट सिच ईन विन्ज़िग मेंगे रेडियोएक्टिवर सबस्टैन्ज़, इसलिएफिर भी, मैं एक वर्ष से अधिक पुराना हूँ विलेइच्टएइन्स वॉन डेन एटोमेन ज़ेरफ़ॉल्ट, एबेन्सो वॉर्सचेनलिच एबर औच कीन्स; धन्यवाद, तो एक और शर्त यह है कि एक रिले एक हैमरचेन है, और एक कोल्बचेन ब्लौसाउर ज़र्ट्रुमर्ट के साथ है। हैट मैन डाइसेस गैंज़े सिस्टम एक स्टुंडे लंग सिच सेल्ब्स्ट उबरलासेन, सो विर्ड मैन सिच सेजेन, डेस डाई काट्ज़ नोच लेबट, वेनइनज़विस्चेन केन एटम ज़रफॉलन आईएसटी। पहले एटम्ज़ेरफ़ॉल का मतलब यह था कि यह ठीक है। डाई ψ -फंक्शन डेस गेनज़ेन सिस्टम्स वुर्डे दास सो ज़म ऑसड्रक ब्रिंगन, डास इन इहर डाई लेबेंडे एंड डाई टोटे काट्ज़ (एस.वी.वी.) ज़ू ग्लेइचेन टेइलेन जेमिस्च्ट ओडर वर्श्चमर्ट सिंड।
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क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, यदि नाभिक का कोई अवलोकन नहीं किया जाता है, तो इसकी स्थिति को दो राज्यों के सुपरपोजिशन (मिश्रण) द्वारा वर्णित किया जाता है - एक क्षयकारी नाभिक और एक अविभाज्य नाभिक, इसलिए, एक बॉक्स में बैठी बिल्ली जीवित और मृत दोनों है एक ही समय पर। यदि बॉक्स खोला जाता है, तो प्रयोगकर्ता केवल एक विशिष्ट स्थिति देख सकता है - "नाभिक क्षय हो गया है, बिल्ली मर गई है" या "नाभिक क्षय नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है।"

प्रश्न इस प्रकार है: एक प्रणाली कब दो राज्यों के मिश्रण के रूप में अस्तित्व में नहीं रहती है और एक विशिष्ट को चुनती है?प्रयोग का उद्देश्य यह दिखाना है कि क्वांटम यांत्रिकी कुछ नियमों के बिना अधूरी है जो इंगित करती है कि किन परिस्थितियों में तरंग फ़ंक्शन ढह जाता है, और बिल्ली या तो मृत हो जाती है या जीवित रहती है, लेकिन दोनों का मिश्रण नहीं रह जाती है।

चूँकि यह स्पष्ट है कि एक बिल्ली या तो जीवित या मृत होनी चाहिए (जीवन और मृत्यु को जोड़ने वाली कोई स्थिति नहीं है), यह परमाणु नाभिक के लिए समान होगा। यह या तो क्षयग्रस्त या अविक्षत होना चाहिए।

मोटे तौर पर जटिल प्रणालियाँकई अरब परमाणुओं से मिलकर, विघटन लगभग तुरंत होता है, और इस कारण से एक बिल्ली किसी भी मापनीय लंबाई के लिए मृत और जीवित दोनों नहीं हो सकती है। डीकोहेरेंस प्रक्रिया प्रयोग का एक अनिवार्य घटक है।

मूल लेख 1935 में प्रकाशित हुआ था। लेख का उद्देश्य आइंस्टीन-पोडॉल्स्की-रोसेन विरोधाभास (ईपीआर) पर चर्चा करना था, जो उस वर्ष की शुरुआत में आइंस्टीन, पोडॉल्स्की और रोसेन द्वारा प्रकाशित किया गया था। ईपीआर और श्रोडिंगर पेपर्स ने "क्वांटम उलझाव" (जर्मन वर्स्क्रानकुंग, अंग्रेजी क्वांटम उलझाव, श्रोडिंगर द्वारा गढ़ा गया एक शब्द) की अजीब प्रकृति को रेखांकित किया, क्वांटम राज्यों की विशेषता जो दो प्रणालियों के राज्यों का एक सुपरपोजिशन है (उदाहरण के लिए, दो उपपरमाण्विक कण) ).

कोपेनहेगन व्याख्या

वास्तव में, हॉकिंग और कई अन्य भौतिकविदों की राय है कि पर्यवेक्षक की भूमिका पर जोर देने में क्वांटम यांत्रिकी की कोपेनहेगन स्कूल की व्याख्या अनुचित है। इस मुद्दे पर भौतिकविदों के बीच अंतिम एकता अभी भी हासिल नहीं हो पाई है।

समय के प्रत्येक क्षण में दुनिया का समानांतरीकरण एक वास्तविक गैर-नियतात्मक ऑटोमेटन से मेल खाता है, एक संभाव्य के विपरीत, जब प्रत्येक चरण में से एक होता है संभावित तरीकेउनकी संभावना पर निर्भर करता है।

विग्नर का विरोधाभास

यह श्रोडिंगर के प्रयोग का एक जटिल संस्करण है। यूजीन विग्नर ने "मित्रों" की श्रेणी की शुरुआत की। प्रयोग पूरा करने के बाद, प्रयोगकर्ता बॉक्स खोलता है और उसे एक जीवित बिल्ली दिखाई देती है। बक्सा खोलते समय बिल्ली का राज्य वेक्टर इस स्थिति में चला जाता है "नाभिक का क्षय नहीं हुआ है, बिल्ली जीवित है।" इस प्रकार प्रयोगशाला में बिल्ली को जीवित मान लिया गया। बाहर प्रयोगशाला है दोस्त. दोस्तअभी तक यह नहीं पता कि बिल्ली जिंदा है या मर गयी. दोस्तबिल्ली को जीवित तभी पहचानता है जब प्रयोगकर्ता उसे प्रयोग का परिणाम बताता है। लेकिन बाकी सभी लोग दोस्तबिल्ली को अभी तक जीवित नहीं पहचाना गया है, और केवल तभी पहचाना जाएगा जब उन्हें प्रयोग के परिणाम के बारे में सूचित किया जाएगा। इस प्रकार, बिल्ली को केवल तभी पूरी तरह से जीवित (या पूरी तरह से मृत) के रूप में पहचाना जा सकता है जब ब्रह्मांड के सभी लोगों को प्रयोग का परिणाम पता हो। इस क्षण तक, बिग यूनिवर्स के पैमाने पर, विग्नर के अनुसार, बिल्ली एक ही समय में जीवित और मृत रहती है

कोपेनहेगन व्याख्या

विग्नर का विरोधाभास

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