Наука
 8.1K
 5 мин.

Почему кот Шредингера — самый противоречивый мысленный эксперимент в науке

Одним из наиболее важных инструментов в арсенале физика-теоретика является мысленный эксперимент. Если вы изучаете теорию относительности, квантовую механику или любую другую область физики, относящуюся к средам или ситуациям, в которые вы не способны (или не должны) поместить себя, вы обнаружите, что тратите гораздо больше времени на работу с воображаемыми сценариями, чем на настройку инструментов или проведение измерений. В отличие от физических экспериментов, мысленные эксперименты заключаются не в сборе данных, а скорее в постановке воображаемого вопроса и проработке логической последовательности «если/то», чтобы выяснить, что на самом деле означает та или иная теория. Вопрос «Что должно произойти, если теория верна?» имеет неоценимое значение для развития интуиции и прогнозирования новых заявлений. В некоторых случаях мысленный эксперимент может раскрыть глубокое философское значение теории или даже представить то, что кажется неразрешимым парадоксом. Вероятно, самым известным из всех физических мысленных экспериментов является эксперимент с котом Шредингера — как потому, что он предполагает (чисто гипотетически!) мясорубку, так и потому, что его последствия для природы реальности в квантовом мире продолжают бросать вызов студентам и теоретикам по всему миру. Базовая — опять же, чисто гипотетическая — экспериментальная установка такова: представьте, что у вас есть радиоактивный материал, в котором существует вероятность в 50% ядерного распада в течение определенного периода времени (скажем, одного часа); вы кладете этот материал в коробку вместе с небольшим стеклянным флаконом с ядом и устройством, которое разобьет флакон, если обнаружится радиоактивный распад. Затем вы помещаете в коробку живого кота, закрываете крышку, ждете час, а затем снова открываете коробку. Основываясь на этой схеме, легко сделать вывод, что, поскольку вероятность того, что атом распадется и вызовет срабатывание яда, составляет 50%, в половине случаев, когда вы проводите эксперимент, вы должны найти живого кота, а в половине — мертвого при условии, что вы не используете одно и то же животное каждый раз. Но когда Эрвин Шредингер описал мысленный эксперимент Альберту Эйнштейну в 1935 году, он сделал это, чтобы подчеркнуть очевидное следствие квантовой теории, которое обоим ученым казалось полной чепухой: идея о том, что до того, как вы откроете коробку, кошка находится в позиции живой и мертвой одновременно. В итоге все сводится к принципу неопределенности в квантовой механике. В отличие от классической механики (такой, которая применима к повседневному опыту), в квантовой механике, по-видимому, в природу реальности заложена фундаментальная неопределенность. Когда вы подбрасываете монету, результат получается случайным, потому что вы недостаточно тщательно отслеживаете все движения и задействованные силы. Если бы вы могли измерить абсолютно все, вы были бы способны каждый раз предсказывать результат, что является детерминированностью — процессом, исход которого полностью определен алгоритмом, значениями входных переменных и начальным состоянием системы. Но в квантово-механической версии подбрасывания монеты, радиоактивного распада, ничто из того, что вы измеряете, не может сказать вам результат до того, как он произойдет. Для стороннего наблюдателя (до тех пор, пока не произойдет измерение квантового подбрасывания монеты) система будет вести себя так, как будто она находится в обоих состояниях одновременно — в суперпозиции, при которой атом и распался, и не распался. Суперпозиция — это реальное явление в квантовой механике, которое иногда даже можно использовать в своих интересах. Квантовые вычисления основаны на идее, что бит квантового компьютера (или кубит) может быть не просто единицей или нулем, а суперпозицией единицы и нуля, что значительно повышает способность компьютера выполнять множество сложных вычислений одновременно. В случае с котом Шредингера кажущийся абсурдным вывод о том, что кот одновременно жив и мертв, проистекает из рассмотрения всей системы — атома, пускового устройства, пузырька с ядом и кота — как единого квантового механизма, каждый элемент которого существует в суперпозиции. Атом и распадается, и нет, устройство срабатывает и бездействует, пузырек разбит и цел, поэтому кошка одновременно и мертва, и жива, пока не откроют коробку. Является ли этот вывод действительно абсурдным — вопрос открытый. И Шредингер, и Эйнштейн пришли к выводу, что истинная фундаментальная неопределенность просто не может применяться к реальному, макроскопическому миру. В наши дни большинство физиков признают, что неопределенность реальна, по крайней мере, для субатомных частиц, но то, как эта неопределенность схлопывается при проведении измерений, до сих пор остается предметом споров. В одной интерпретации любое выполненное измерение коренным образом меняет реальность, хотя обычно утверждается, что для этой цели измерение обеспечивает триггерное устройство или, по крайней мере, сама кошка. В другой интерпретации под названием «Множество миров» вся Вселенная дублируется каждый раз, когда подбрасывается квантовая монета, и измерение просто говорит вам, находитесь ли вы во вселенной мертвого кота или во вселенной живого кота. Пока что нельзя сказать, сколько времени пройдет, прежде чем станет ясно, что на самом деле происходит в черном ящике квантовой суперпозиции. Но достижения квантовой теории уже приносят невероятные технологические результаты, такие как квантовые компьютеры. А тем временем любопытство позволяет идти вслед за подобными мысленными экспериментам, не рискуя убить ни одного кота. По материалам статьи «Why Schrödinger's Cat is still the most controversial thought experiment in science» Science Focus

Читайте также

 22.1K
Жизнь

На сколько ходов вперед вы думаете?

Чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова как-то спросили: "На сколько ходов вперед вы думаете?" Многие думали, что он приведет какую-то огромную цифру, и мы поймем, что делает его великим. Ответ показал людям, почему они играют в шахматы хуже Каспарова: “Главное в шахматах это не то, на сколько ходов вперед ты думаешь, а как ты анализируешь текущую ситуацию”. Суть метода в том, что, не зная объективно своей ситуации, мы начинаем просчитывать ходы, которые оказываются ошибочными в принципе. И поскольку просчитать всего невозможно, очередь до правильных ходов так никогда и не доходит. В результате, мы выбираем лучший вариант из худших. Лучший из тех, которые мы рассматривали. Применяя ту же самую стратегию к жизни, давайте подумаем, как часто мы вместо того, чтобы объективно оценить происходящее, пытаемся просчитать ходы вперед, и как часто позднее эти ходы оказываются не вперед, а в сторону. Увидеть ясно настоящую ситуацию, значит сделать так, чтобы ходы открыли себя сами. Тот, кто говорит, что не знает, что ему делать дальше, всего-навсего не знает, что происходит с ним сейчас.

 21.9K
Жизнь

Сила мужской улыбки

Когда мужчина улыбается женщине, ей надо быть настороже: возможно, представитель противоположного пола таким образом пытается подчинить ее своей воле, предупреждают учёные. В ходе трёх экспериментов психологи из Университета Гранады изучали, как мужская улыбка влияла на восприятие его персоны женщиной и на ее ответную реакцию. В итоге было установлено, что, когда мужчина давал указания, улыбаясь, представительницы прекрасной половины беспрекословно выполняли их. Этот метод срабатывал, даже если впоследствии мужчина позволял себе сексистские замечания. Специалисты объяснили такую покорность женщин тем, что они воспринимают улыбку как человеческое тепло. Ученые считают, что прекрасная половина человечества в большей степени опирается на язык тела и улыбка способна ее обмануть. «Даже если есть диссонанс между словами и языком тела, женщины будут реагировать на последнее. Если они видят улыбку, то это только упрощает ситуацию», — рассказала эксперт Патти Вуд. Она посоветовала женщинам, которые не хотят, чтобы ими манипулировали, прежде всего, обращать внимание на невербальное послание. Кроме того, Вуд предостерегла от ответных улыбок и взгляда в глаза.

 17.7K
Наука

Новый способ идентификации личности

Мы постепенно стали привыкать к распознаванию личности по отпечаткам пальцев, сканеру радужной оболочки, авторизации по голосу и внешности. Простые пароли из цифр и букв уже выходят из моды, но it-компании планируют предложить нам новый способ распознавания, о котором мы сегодня и поговорим. Идеальный пароль – это мысли, которые невозможно подделать Корпорация Microsoft и Google работают над созданием инновационного способа идентификации личности. Ученые не останавливаются в поисках нового способа аутентификации. Например, студенты из Калифорнии в 2013 году создали систему идентификации на базе сканера мозга. Данные получали при помощи электроэнцефалограммы. Мозговые волны человека являются уникальными. Ученым удалось добиться успешной авторизации пользователей в 99% случаев. Принцип сканера состоит в том, что пользователь должен совершить какое-то действие. Например, спеть песню мысленно, вспомнить о каком-то грандиозном событии в своей жизни. Основное преимущество такой технологии заключается в том, что мысли невозможно подделать, как отпечатки пальцев и украсть. Но, остается одна проблема, которая пока не решена. Ученые не могут добиться идентификации пользователя, если он находится в алкогольном опьянении. Принцип работы аутентификации таким способом вертится вокруг мозговых волн человека. За счет этого достигается максимальный уровень защиты. Волны не только позволяют зайти в систему, но и поступают на всем протяжении сеанса работы пользователя. Получается, что компьютер или смартфон, планшет, будет постоянно следить за тем, что доступ открыт владельцу. Если в течение сеанса возникнуть сомнения по поводу личности, система отключится в автоматическом порядке. Возможные последствия Некоторые ученые полагают, что это весьма опасная затея, которая может повлечь за собой серьезные последствия. Мозговые волны могут рассказать все о состоянии человека, поведать о его самочувствии и здоровье. Употребляет ли человек наркотики, курит или часто заглядывает в рюмочку. Разработчики получат доступ к мозговым волнам человека и могут стать первой угрозой, используя данные в своих целях. Ведь эту информацию можно отправить по интернету и показывать вам рекламу, соответствующую потребностям. Возможно, лучше отказаться от таких инноваций, разработка над которыми идет полным ходом, и прибегнуть к старым, проверенным временем средствам идентификации. Если разработчики смогут встроить новое устройство в компьютер, смартфон и любой другой гаджет, это может стать настоящим трендом современности.

 17.5K
Искусство

Ее дыхание...

Семь дней и семь ночей я чувствовал ее дыхание за два города от меня. Она читала меня с огромным желанием, как любимую книгу, пересказывая дословно. За семь дней она знала обо мне больше, чем я о себе. Сказать, что я в нее влюбился — это ничего не сказать. Совсем. Всего две встречи она подарила мне. Как время драгоценно. И одну прощальную. Я помню каждый сантиметр ее волос, каждую линию ладоней, тепло ее губ и каждое малозаметное солнечное пятнышко, что так смущало ее. Сказать, что я запомнил ее — это ничего не сказать. Каждую минуту, каждый час, каждый день я переполнен ею. Незабываемым нежным голосом, каждой картинкой того бесценного времени, ее улыбкой и пятнышками, что так ее смущали. Да, я не вспомню даже цвета глаз своих бывших женщин без фотографии, в то время как о ней я помню все. Она думала, что оставила мне только свое имя. Но оставила она себя. Во мне. Во сне и в реальности. Я доверился, как никому в жизни. Она ведет меня за руку, слепого, в самые глубины себя. Отпустив руку — не значит, что отпустит сердце. На прощание она сказала, чтобы я поверил и нашел ее, во что бы мне это не стало — для того, чтобы она поверила в меня. Сказать, что я поверил в любовь — ничего не сказать. Я готов всю жизнь искать то, во что я верю. Весь мир перевернуть и найти. Найти, чтобы больше никогда не отпустить. Я не потерял, она вся во мне. Я не привязан, а напротив — обрел свободу. Я не грущу по ней, а наполнен счастьем. Можно всю жизнь прожить с человеком, который не знает любимой песни. А можно всего за семь дней найти свою песню в человеке… Вячеслав Прах, "Семь дней"

 14.7K
Жизнь

Знаменитости, которых мир потерял в 2016 году

Знаменитые люди вносят в жизнь всего мира часть своего таланта, харизмы, делая человечество более ярким, оригинальным, и многообразным. Когда они уходят, мы теряем их светлый образ, который дарил нам эмоции и впечатления.Мы следили за ходом их судьбы, рождением новых произведений; переживали за новыми достижениями и восхищались победами. В конце уходящего года вспомним тех, кто ушел вместе с ним. В 69 лет 10 января 2016 года покинул сцену британский рок-музыкант и композитор Дэвид Боуи. На его творчестве взрастало не одно поколение певцов, артистов, простых людей. Ему дали прозвище хамелеона по причине частой смены образа, настолько он был разным. Имя Дэвида Боуи входит в десятку самых выдающихся исполнителей Великобритании. Юные поклонники Гарри Поттера с большим прискорбием узнали о кончине Северуса Снейпа – одного из ведущих персонажей киносаги по роману Дж. Роулинг. Актер его сыгравший – Алан Рикман – скончался 14 января 2016 года. Персонаж, скажем прямо, не вызывал особых симпатий, зато игра Алана не прошла мимо внимательных глаз зрителей. Наталья Крачковская могла доказать всем пышкам, что в них заключена красота и притягательность. На счету актрисы более 90 фильмов, в которых она снялась на протяжении сорокалетней артистической карьеры. Хотя роли Наталье доставались второстепенные, она всегда оставляла яркую вспышку в памяти кинолюбителей. Актриса ушла из жизни 3 марта этого года. В апреле (4 числа) не стало мультиинструменталиста, уникального певца и музыканта Принса. Его полное имя было Принс Роджерс Нельсон. Он стал величайшим гитаристом современности, по мнению журнала RollingStone. В первый месяц лета мировой спорт понес утрату – 2 июня умер, пожалуй, самый известный боксер Мохаммед Али. Он выступал в супер тяжелом весе, обладал невероятной выносливостью и мощным ударом. После спортивной карьеры боксер посвятил свою жизнь благотворительности. Кто из российских зрителей не помнит «Служебного романа»? А эпизодическая роль Шурочки настолько выразительна, что ее можно поставить вровень с ведущей исполнительской партией. Таким ярким и незабываемым было творчество Людмилы Ивановой, ушедшей из жизни 7 октября. Ей было 83 года. Кроме актерской деятельности, Людмила писала стихи и песни, а в 2014 году была принята в писательский союз РФ. Такой аристократичный и утонченный актер как Владимир Зельдин вряд ли еще появится в театральной среде. Он стал старейшим действующим артистом. Вплоть до своего 102-летия он продолжал активно сниматься в кино и играть на сцене Центрального академического театра Российской армии. Умер актер 31 октября 2016 года. С самым солнечным клоуном страна простилась 2 ноября. Много лет Олег Попов дарил людям смех на цирковой арене в образе, созданном им самим: клетчатая большая кепка, торчащая из-под нее рыжая грива волос и красный накладной нос. Но главное – это улыбка актера. До самой последней минуты Олег Попов стоял на сцене, уйдя из жизни на гастролях по родной стране. 25 ноября мир простился с легендой революционного социалистического движения – Фиделем Кастро. Он оставался в управлении страной 47 лет, сделав Кубу гордой страной – маленькой, но независимой.Фидель стал целой эпохой кубино-советской истории. Его имя попало даже в книгу Гиннесса, как личность, на которую было организовано больше ста покушений, ставших, как мы увидели, неудавшимися. На день смерти ему исполнилось 90 лет. Декабрь принес нам еще одну утрату – 25 числа в Лондоне скончался Джордж Майкл. Его сингл «Последнее Рождество» как будто стал пророческим. 27 декабря умерла принцесса Лея — актриса Кэрри Фишер. Ей было всего 60.

 11.2K
Психология

Принцип «достаточной схожести»

Этот принцип помогает видеть значимые совпадения буквально во всём. Итак, вы хотели найти экстрасенса и провели с соискателями почётного звания тест, но, к сожалению, тест стопроцентных экстрасенсов не выявил. Что можно сделать? Снизить требования с помощью принципа «достаточно похож». Примером этого принципа могут служить убийства президентов Линкольна и Кеннеди, которые вдохновляют любителей теорий заговора, поскольку в них есть много «достаточно похожих» совпадений. В интернете можно найти целые сайты, посвящённые этому вопросу, но никогда не обходится без одного пункта: «Освальд стрелял из библиотеки и побежал в театр, а Бут выстрелил из театра и побежал в библиотеку». Возможно, кто то, в конце концов, и заметил, что Техасский книжный депозитарий был вовсе не библиотекой, а скорее складом учебников, но это только усилило сходство. Освальд убежал со склада, и его поймали в кинотеатре. Джон Уилкс Бут (на фото) убежал из кинотеатра и где только потом не прятался — в домах, вагонах, в лесу, а арестовали его на складе. Ну, с большой натяжкой тот сарай действительно можно назвать складом. Дело даже не в том, что истории чем-то похожи. Дело в том, что это сходство очень легко опровергнуть, но люди не хотят мыслить критически, если теория им нравится. Ещё одно известное «достаточно похожее» совпадение произошло во время психологического теста. Это был тест с картами — потенциальный критик должен был смотреть на них, а экстрасенсы должны были их угадать. Ни один из экстрасенсов не смог угадать все карты, но кто-то угадал больше, а кто-то — меньше карт. Что логично: тест-то проходило много людей. Тех, кому повезло больше, признали экстрасенсами. А что, если проверить ещё раз? Не тут-то было — никто этого почему-то не делает. А если человек вдруг угадывает почти все карты, то сразу признаётся экстрасенсом без каких-либо «но». Экстрасенс ли он на самом деле? Скажем так — «достаточно похож».

 8.6K
Искусство

«Цветущие ветки миндаля»

31 января 1890 года Тео ван Гог написал Винсенту о рождении сына, которого назвали Винсент Виллем в честь дяди. Винсент ван Гог сразу же принялся за работу над картиной, которую намеревался подарить своему младшему брату. По замыслу Винсента полотно должно было висеть над постелью супругов и символизировать начало новой жизни. Этим обоснован выбор сюжета полотна — ветки миндаля начинают цвести очень рано и являются предвестниками весны. Уже в Арле, куда он приехал в марте 1888 года, ван Гог был очарован фруктовыми садами с абрикосами, персиками и сливами в цвету. Цветущие деревья неоднократно появляются на картинах художника. Однако композиция «Цветущих веток миндаля» необычна для творчества ван Гога. Кажется, что ветки плывут на фоне голубого, с оттенками бирюзы, неба, и неясно, то ли зритель видит часть дерева, то ли ветки находятся в вазе, как в более ранних работах. Практически всё пространство картины заполнено ветвями, которые подчёркнуты благодаря тёмным контурам. И в резких контурах, и в расположении веток заметно влияние японской живописи, с которой ван Гог познакомился ещё в Париже.

 7.9K
Искусство

Ох уж эти художники

В конце своей жизни Пьер Огюст Ренуар испытывал тяжкие муки из-за мучившего его ревматизма. Иногда боли в ногах и руках были так сильны, что он кричал в голос. Сын привязывал ему кисть бинтами к обезображенным болезнью пальцам и только так Ренуар мог рисовать. Когда его спросили зачем он претерпевает такие неудобства и не лучше ли для своего здоровья оставить живопись, он ответил: "Боль пройдет, а красота останется". - "Но что же Вы будете делать, когда руки совсем откажут?". Ренуара рассердили эти вопросы. "Буду рисовать членом", - сказал он.

 7.4K
Искусство

Странник по звездам

Жизнь невозможно объяснить с помощью чисто рационалистических понятий. Когда-то Конфуций сказал: «Если мы так мало знаем о жизни, что можем знать мы о смерти?» А ведь мы и в самом деле так мало знаем о жизни, что даже не можем дать ей определение. Мы воспринимаем жизнь только в ее внешних проявлениях – как феномен; как дикарь может воспринимать динамо-машину. Но жизнь как ноумен для нас совершенно непостижима, мы ничего не знаем о внутренней сущности жизни. Далее, Маринетти не прав, когда он утверждает, что материя – это единственная тайна и единственная реальность. Я утверждаю с полным на то правом, что материя – это единственная иллюзия. Конт называет мир (что в данном случае равносильно материи) великим фетишем, и я согласен с Контом. Жизнь – вот что и реальность, и тайна. Жизнь безгранично шире, чем просто различные химические элементы соединения материи, принимающие те или иные формы. Жизнь – нечто непрекращающееся. Жизнь – это не угасающая огненная нить, связующая одну форму материи с другой. Я знаю это. Жизнь – это я сам. Я жил в десяти тысячах поколений. Я жил миллионы лет. Я обладал множеством различных тел. И я, обладатель всех этих тел, продолжал и продолжаю существовать. Я – жизнь. Я – неугасимая искра, вечно сверкающая в потоке времени, изумляя и поражая, вечно творящая свою волю над бренными формами материи, которые зовутся телами, и в которых я временно лишь обитаю. Посудите сами. Вот этот мой палец, столь восприимчивый и столь чувствительный, обладающий такой тонкой и многообразной сноровкой, такой крепкий, сильный, умеющий сгибаться и разгибаться с помощью целой хитроумной системы рычагов – мышц, - этот мой палец не есть я. Отрубите его. Я жив. Тело искалечено. Я, то есть дух, по-прежнему цел. Отлично. Отрубите мне все пальцы. Я – это по-прежнему я. Дух ничего не утратил. Отрубите мне кисти рук. Отрубите мне обе руки по самые плечи. Отрубите мне обе ноги по самые бедра. И я, несокрушимый и неразрушимый, я продолжаю существовать. Разве меня стало меньше оттого, что искалечено тело, оттого, что от него отрублены куски? Разумеется, нет. Отрежьте мне волосы. Отрежьте нос, губы уши острой бритвой. Вырвите даже глаза из глазниц, и, замурованный в этом безликом черепе, соединенном шеей с обрубком торса, там, в этой телесной камере, состоящей из химических соединений и клеток, там по-прежнему буду я, все тот же я, целый и невредимый. А сердце все еще бьется? Отлично! Вырежьте сердце или, еще лучше, швырните остатки моего тела в мясорубку с тысячью ножей и искрошите его на мельчайшие куски, и тогда я, - вы понимаете, я, дух и тайна, живой огонь и жизнь, - унесусь прочь, но не погибну. Погибнет только тело, а тело – это еще не я. Джек Лондон "Странник по звездам или Смирительная рубашка"

Стаканчик

© 2015 — 2024 stakanchik.media

Использование материалов сайта разрешено только с предварительного письменного согласия правообладателей. Права на картинки и тексты принадлежат авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 16 лет.

Приложение Стаканчик в App Store и Google Play

google playapp store