Наука
 8.6K
 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

 45.3K
Интересности

Как ведет себя на первом свидании приличная девушка — советы 1938 года

Как вести себя в присутствии мужчины, который вам нравится? Вот несколько советов, опубликованных британским изданием The Daily Mail в 1938 году. Устарели ли эти правила сегодня? Судите сами! 1. Одевайтесь у себя в будуаре, а не в присутствии мужчины. Будьте готовы к выходу в то время, на которое вы договорились. 2. Мужчин не слишком привлекают женщины, которые заимствуют носовые платки и оставляют на них пятна от помады. Наносите косметику, когда вас никто не видит. 3. Не будьте сентиментальны и не пытайтесь играть на мужских эмоциях. Мужчинам не нравятся слезы, особенно в публичном месте. 4. Не привлекайте внимание других мужчин, даже если вы невзначай переборщили с ликером. Иначе первое свидание может стать последним. 5. Не разговаривайте с мужчиной во время танца. Если он вас пригласил, значит хочет потанцевать, а не поговорить. 6. Никогда не сидите в развязной позе, будто растекаясь по дивану, и не смотрите на собеседника потухшим взором, даже если вам на самом деле скучно. Сядьте так, будто вы в любой момент готовы встать, закройте рот, слушайте мужчину молча. 7. Зеркало заднего вида в автомобиле предназначено не для того, чтобы вы поправляли макияж. Оно нужно, чтобы обеспечить водителю обзор дороги. 8. Не любезничайте с официантом, делая заказ. Мужчина заслуживает того, чтобы ваше внимание принадлежало ему безраздельно. 9. Если у вас большой бюст, наденьте лифчик. И не затягивайте свой корсет слишком туго. 10. Не ведите себя фамильярно на людях. Не делайте из своих отношений шоу — это признак дурного вкуса. Не вводите мужчину в замешательство и никогда не оскорбляйте его публично. 11. Не говорите с мужчиной об одежде и не пытайтесь описать ему свое новое платье. Обсуждайте то, что он готов обсудить. 12. Некоторые девушки умнеют от алкоголя, но все-таки лучше помолчать... 13. И не пейте слишком много, в противном случае мужчина может подумать, что все свои вечера вы проводите в обнимку с бутылкой.

 29.8K
Наука

Факты, которые изменят ваше понятие о времени

Пирамида Хеопса была построена в 2560 году до н.э. Клеопатра жила с 69 по 30 гг. до н.э. Высадка на Луну произошла в 1969 году. Это значит, что Клеопатра была ближе к лунной высадке, чем к постройке пирамид. К слову о пирамидах. Для древних римлян они были такие же древние, как эти самые римляне для нас. Во время показа первых «Звездных войн» во Франции все еще казнили людей на гильотине. За то время, которое прошло с момента открытия Плутона до того, как его перестали считать планетой, он так и не сделал полный оборот вокруг Солнца. Российского космонавта Сергея Крикалёва можно считать обладателем интересного рекорда — самого продолжительного путешествия во времени. Рассчитано, что благодаря космическим полётам Крикалёв на 1/48 секунды моложе, чем если бы он оставался всё время на Земле. Каждые две минуты мы делаем больше снимков, чем все человечество в XIX веке. Nintendo была основана еще 1889 году, когда производила карты для японской игры. Разница во времени между тем, когда жили тираннозавры и тем, когда жили стегозавры, больше, чем между тираннозаврами и нами. Если выроете яму к центру Земли и бросите туда книгу, то она будет падать 42 минуты. Ах, да. Если уложить всю историю планеты Земля в одни сутки, то человек появится за одну минуту до полуночи. Считается, что наша эра ведёт отсчёт от Рождества Христова. Год, когда родился Христос, вычислял в 6 веке римский игумен Дионисий Малый и сделал ошибку. Точное значение ошибки определить не удаётся, но рождение произошло примерно на 4-8 лет раньше начала нашей эры. Когда бейсбольный клуб «Чикаго Кабс» стал чемпионом, Османская Империя все еще существовала. Стивен Хокинг полагает, что переместиться во времени невозможно. Более того, он заявил, что получил экспериментальное подтверждение этому заявлению. 28 июня 2009 года Хокинг организовал вечеринку для путешественников во времени, однако объявление об этом событии сделал только на следующий день в Интернете. На встречу в указанное время никто не явился. В 1903 году братья Райт совершили свой первый полет. Через 38 лет японцы разбомбили Перл Харбор. А еще через 28 лет человек высадился на Луну. Чтобы всемирное координированное время точнее соответствовало среднему солнечному времени, в некоторые годы к 30 июня или 31 декабря Международная служба вращения Земли добавляет дополнительную секунду, которую ещё называют високосной. В такие дни после 23:59:59 идёт сначала 23:59:60, а уже потом 00:00:00 следующего дня. 1980 год дальше от нас, чем 2046.

 20.4K
Жизнь

Двадцать пять табу в употреблении пищи со всего мира, которые стоит запомнить

В Италии всегда вежливо отказывайтесь от первого приглашения отобедать. Когда вам неизбежно предложат это во второй раз - всегда принимайте предложение. В Китае вы никогда не должны разрезать свою лапшу. Длинная лапша символизирует долгую жизнь, и разрезание лапши символизирует ... укорачивание жизни. В Японии вы не должны передавать еду палочками. Они используются для передачи костей на кремационных похоронах, и использование их для передачи пищи считается неуважительным. В Танзании убедитесь, что вы явились на ужин на 20 минут позже. Если вы появитесь рано, вы оскорбите хозяина. В Италии не просите добавки сыра. Если вы это сделаете, вы можете оскорбить навыки приготовления пищи шеф-повара. В Китае не направляйте свои палочки для еды на людей. В Корее не начинайте кушать, пока не начнёт свою трапезу самый старший человек за столом. В Чили ничего не кушайте руками ...никогда ...даже пиццу. В России пустые бутылки водки должны всегда стоять на полу. Возвращение их обратно на стол рассматривается как плохая примета. В Великобритании вы всегда должны наклонять тарелку с супом от себя. Черпать суп ложкой также нужно от себя. В России никогда не слизывайте пищу со своего ножа. Это считается очень грубым. В Индонезии вы всегда должны держать обе руки на столе. На Ямайке люди считают, что если дети поедят курятину, прежде чем они научатся разговаривать, они никогда не научатся говорить. Поэтому не кормите младенцев курицей. В Нигерии считается, что дети, которые едят яйца, превратятся в воров. Поэтому, как и на Ямайке, будьте осторожны с тем, что вы предлагаете детям. Во Франции кушайте не спеша. Поспешное поглощение пищи считается грубым. В Японии никогда не оставляйте палочки стоящими вертикально в пище. Обычно это делается семьями на дому в качестве подношения мёртвым, но в ресторане это рассматривается, как оскорбление владельца. В Афганистане и во всем мусульманском мире, кушайте пищу правой рукой, не левой. Левая рука используется для ванной гигиены, поэтому использование её для еды считается нечистым. Во Франции не оставляйте еду на тарелке и не просите коробку для остатков. Это означает, что вам не понравилась еда. В Германии единственной приемлемой едой для употребления в пищу при помощи пальцев, является хлеб. В Казахстане вам подадут чай, но только половину чашки. Не просите больше, потому что полная чаша означает, что хозяин хочет, чтобы вы ушли. В Азербайджане не просыпайте соль, потому что считается, что это ведёт к ссоре. Соль, как правило, посыпают сахаром, чтобы противостоять ссоре. В Египте даже не просите солонку. Это оскорбит повара. Во Франции никогда нельзя делить счёт на несколько человек. Либо платите за всё, либо не платите вообще. Все остальное считается деревенщиной. В Эстонии убедитесь, что вы поцеловали хлеб, который упал на землю, прежде чем вы его выбросите. В Южной Корее, когда вы пьёте что-то, поверните голову и смотрите в сторону.

 14.7K
Жизнь

Что уничтожил человек на планете Земля за последние 50 лет?

Человечество за последние 50 лет уничтожило 90% всех мировых запасов крупной рыбы. 22 процента известных рыболовных районов океана были совсем истощены или перегружены излишне усердной эксплуатацией, а еще 44 процента находились на грани истощения. Вылавливая съедобные виды рыбы, мы ежегодно выбрасываем из сетей обратно в море 27 миллионов тонн другой живности — как правило, уже в нежизнеспособном состоянии. Морское дно во многих районах океана так пропахано тралами, что на нем уже ничто жить не может. За последние 50 лет человек уничтожил 70% мировых лесов. Около 30% еще оставшихся на Земле лесов раздроблены на части и деградируют, и вырубка в них идет со скоростью 50 квадратных миль в год. Более 45 тысяч озер. Ежегодно химическая промышленность выпускает более ста миллионов тонн 70 000 различных органических соединений, и ежегодно к ассортименту добавляется около тысячи новых веществ. Лишь малая доля этих химикатов основательно проверена на безвредность для человека и окружающей среды. За последние 50 лет человек уничтожил четверть всех видов птиц, 11 процентов остальных — на грани вымирания. Вымирание, кроме того, угрожает 18 процентам всех видов млекопитающих, 5 процентам рыб и 8 процентам видов растений. Коралловые рифы, самая разнообразная из водных систем на Земле, страдают от истощения рыбных запасов, загрязнения, эпидемических заболеваний и роста температур. В общей сложности 30% всех известных ресурсов планеты израсходованы, тем временем население планеты неуклонно растет… Это всего лишь поверхностно, если копать глубже то картина будет еще ужаснее.

 13.5K
Психология

Паралич решения или оставьте всё как есть

В эксперименте Джек Кнетч дарил своим студентам стакан с кофе и спрашивал их вскоре после этого, готовы ли они поменять его на шоколадный батончик. 90% предпочли оставить кофе. И это не были диабетики! Другие студенты получали плитку шоколада, и их спрашивали, не хотят ли они её поменять на кофе. Теперь примерно 90% хотели оставить себе шоколад. На профессиональном жаргоне это называется параличом решения и означает то, что мы иногда охотнее всего ничего бы не решали. Главное пусть всё остаётся по-старому. Даже если это не так и хорошо: работа давно не доставляет удовольствия, партнёр дома только раздражает, секс уже совсем не волнующий — всё скучно, нудно и нервирует. Но всё равно- нельзя ли это так и оставить? Только по привычке и ради комфорта. Просто не отдам тёплый, душистый кофе! Просто не уволюсь с работы, которая уже давно лишает сна и радости жизни! Просто не буду работать над отношениями, хоть огонь страсти давно превратился в жалкую искорку! Невероятно глупо, т.к иногда расстаться лучше, чем продолжать отношения. Конечно, иногда это и не так, нельзя причёсывать всех под одну гребёнку. Но можно просто осознанно на это решиться — даже если на первый взгляд безумно напрягает необходимость всё снова взвешивать.

 13K
Жизнь

Фото 90-летней Елизаветы II с внуками и правнуками растрогало мир

21 апреля Елизавете II исполнилось 90 лет. В честь этого Букингемский дворец опубликовал новое фото, на котором именинница запечатлена с самыми маленькими представителями семейства Виндзоров. Известно, что королева Великобритании обожает своих внуков и правнуков, а особенно 11-месячную принцессу Шарлотту, ведь она – ее маленькая копия. На новом семейном снимке именно дочь принца Уильяма и Кейт Миддлтон заняла почетное место на коленях у прабабушки. Автор фото – Энни Лейбовиц. Снимок был сделан в Зеленой комнате Виндзорского замка. Справа от Елизаветы II стоят принц Джордж, дочери сына принцессы Анны, Питера Филиппса – Саванна и Айла, а слева – дети принца Эдварда, Джеймс и Луиза, и двухлетняя дочь Зары Филлипс, Миа. Стоит отметить, что в руках у малышки знаменитая черная сумка королевы.

 8.9K
Интересности

Рыба-мутант с огромной головой, пойманная у берегов Фукусимы

Мы, простые люди, едим зачастую ту рыбу, которую продают в супермаркетах и на рынках. Особое счастье – это насладиться свежим лососем, тунцом или любой другой довольно недешевой рыбой. Бычки, камбала, хек и другие «повседневные» виды рыбы многим уже приелись и они были бы не против попробовать чего-нибудь необычного. Один из блогеров Японии, видимо, когда-то подумал также. Известно, что японцы неравнодушны к рыбе и употребляют её в самых разных формах. Хирасака Хироши решил посвятить свое свободное время рыбалке, но не обычной, а на редкие виды рыбы. Он их ловит и кушает, после чего делится впечатлениями (вкусовыми) с читателями. Хироши перепробовал кучу видов рыб, которых вы даже в глаза не видели. Однако недавно он поймал такое, что его удивило не на шутку. Данный монстр был почти два метра в длину. Особенно сильно выделялась голова – она огромна, как и губы этой рыбы. Что примечательно – случилось это недалеко от берегов Фукусимы (там, где была ядерная катастрофа). Позже удалось определить, что это за рыба. Скорее всего – зубатка, но загвоздка в том, что они зачастую вырастают, максимум, до 100-120 см. и весят немногим больше 15кг., этот же экземпляр почти вдвое обогнал своих братьев. Это аналогично тому, как встретить 4-метрового человека.

 4.8K
Жизнь

Пчелы в поисках преступников

За пятьдесят миллионов лет существования пчелы ничуть не изменились. Внешний облик, иерархия, питание, размножение — все основы жизнедеятельности пчелиной семьи передаются из поколения в поколение, и мать природа явно не собирается ничего менять. Может быть, это говорит о том, что пчела в каком-то смысле венец природы? С пчелами и с целебными свойствами меда человек знаком с давних пор. Первоначально люди занимались «охотой» за пчелами, то есть разыскивали пчелиные гнезда, разбивали их и забирали содержимое. В одной из древних пещер археологи обнаружили изображение такой охоты. По мнению специалистов, этому рисунку примерно 15–20 тысяч лет. Но уже в четвертом тысячелетии до нашей эры к добыче меда стали подходить более рационально. Люди начали изготавливать специальные колоды, прообраз современных ульев, пересаживать туда диких пчел, чтобы иметь постоянный доступ к сладости, одновременно являющейся лекарством от многих болезней. Пчелы у всех народов являются только положительным символом. К примеру, в греческой, арийской и исламской традициях пчелы олицетворяли человеческую душу. Греки видели в символе пчелы трудолюбие, преуспевание, чистоту и бессмертие. В Древней Греции прах умерших часто хоронили в сосудах, изготовленных в форме улья. Считалось, что души покойников переселяются в пчел и таким образом обретают бессмертие. Еще греки приписывали пчелам дар предвидения. Знаменитую пифию-прорицательницу они иногда величали Дельфийской Пчелой. У древних германцев пчелы считались переносчиками тайной мудрости из потустороннего мира. Мифическую дорогу, связывающую мир живых с обиталищем мертвых, кельты называли «Пчелиный путь». Не так давно исследователи нашли пчелам новое применение в… борьбе с контрабандой, торговлей наркотиками и терроризмом. Чем же маленькие насекомые могут помочь в столь сложном деле? Дело в том, что когда пчела чувствует знакомый запах, она высовывает свой язычок в поисках сиропа. Это действие происходит у насекомого неконтролируемо, на уровне рефлексов, и отлично подходит для определения того, нашла ли пчела что-нибудь. Натренировать пчел реагировать на нужный запах очень легко: насекомых запирают в комнате, где распылено несколько ароматов. «Правильный» запах принадлежит сладкому сиропу, и пчела его быстро находит. Условный рефлекс на поиск нужного запаха закрепляется у насекомого буквально за несколько часов. Таким образом, пчелу можно натренировать на запах взрывчатки, кокаина, никотина и практически любого другого вещества. А теперь о самом процессе. Одна из английских фирм создала так называемый «пчелиный детектор», представляющий собой обычный чемоданчик с несколькими отверстиями для вентиляции. Внутри кейса сидит целый рой насекомых, каждая пчела — в плотно подогнанной под ее тельце отдельной ячейке. Всего аппарат вмещает шесть «обойм», внутри «обоймы» по шесть пчел, исключительно рабочих. Напротив каждой из обойм проходит узкий инфракрасный луч. Если пчела почувствовала знакомый запах и высунула язычок — луч перекрывается, и один из светодиодов, расположенных снаружи корпуса чемоданчика, меняет зеленый цвет на красный. Чем больше пчел среагировало, тем тревожнее горит сигнал, следовательно, террорист (или наркоторговец) находится совсем близко. Другой вариант применения натренированных пчел — выпускать их на открытый воздух для вычисления мин в полевых условиях. Для этого потребуется специальное лазерное устройство, которое позволит увидеть, где собираются насекомые. Ученые из университета Монтаны уже провели несколько успешных экспериментов такого рода. Как говорят сами исследователи, пчелы — насекомые уникальные, и потенциальная сфера применения насекомых-ищеек очень широка. Так, в ходе одного из опытов специалисты обнаружили, что поведение пчел меняется, если в воздухе есть частицы токсинов. (Даже если насекомых и не приучали к соответствующему запаху.) А еще пчел можно использовать для определения качества продуктов питания и поиска контрафактных товаров.

 3.9K
Искусство

Право на экранизацию рассказов Стивена Кинга за 1$

Стивен Кинг даёт право начинающим режиссёрам или студентам экранизировать любой его рассказ за символическую плату в 1$, при этом оставляя себе все права на произведения и запрещая извлекать из получившихся фильмов коммерческую выгоду. За такими картинами, а также за их режиссёрами закрепилось прозвище «доллар-бэби». Одним из них был и Фрэнк Дарабонт, в возрасте 20 лет снявший короткометражку по рассказу «Женщина в палате». Кингу этот вариант понравился, и впоследствии именно Дарабонт стал режиссёром таких фильмов, как «Побег из Шоушенка», «Зелёная миля» и «Мгла».

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