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

 34.2K
Интересности

Подборка блиц-фактов №1

Яблоки более эффективны для пробуждения организма утром, чем кофе. Единственные 2 животных, которые могут видеть позади себя, не поворачивая головы, — это кролик и попугай. Только 55% американцев знают, что Солнце — звезда. Арахис используется при производстве динамита. Самый пpостой способ отличить звеpя-вегетаpианца от хищника: y хищников глаза pасположены на пеpедней части моpды, чтобы видеть жеpтвy. У вегетаpианцев — по обе стоpоны головы, чтобы видеть вpага. Шимпанзе — единственные животные, котоpые могyт yзнавать себя в зеpкале. Электрический стул был придуман дантистом. Город Рим есть на каждом континенте. К 2080 году население Земли будет около 15 миллиардов человек. В казино не бывает прозрачных окон. Только декоративные. Майкл Джордан зарабатывает больше денег от рекламы кроссовок Nike, чем все работники этой компании в Малайзии. Скрипка состоит из около 70 различных деревянных деталей. На вершину Эйфелевой башни ведет 1 792 ступеньки. В большинстве рекламных объявлений часов, время, показанное на часах, — 10:10, потому что тогда стрелки создают «улыбку». У мужских рубашек кнопки находятся справа, у женских — слева.

 26K
Психология

12 причин никогда не сдаваться

1. Пока вы живы, все возможно Единственной уважительной причиной, по которой вы можете сдаться, является ваша смерть. До тех пор, пока вы живы (здоровы и свободны), у вас есть выбор, чтобы совершать попытки до окончательного успеха. 2. Будьте реалистами Вероятность освоения чего-то с первого раза очень мала. Все требует времени, чтобы этому научиться, и вы будете совершать ошибки. Учитесь на них. 3. Вы сильны Вы сильнее, чем вы думаете. Одной маленькой неудачи недостаточно, чтобы остановить вас в процессе достижения своего успеха. Недостаточно будет также и 10, и 100, и 1000 неудач. 4. Проявите себя Если вы не хотите быть известным, как кто-то другой, то это слабость, и говорит о том, что вы сдаетесь. Выходите и показывайте себя остальному миру, а также самому себе. Вы можете и добьетесь того, что намеревались сделать. Вы потерпите неудачу только тогда, когда сдадитесь. 5. Делалось ли это раньше? Если кто-то другой смог сделать это, то сможете и вы. Даже если только один человек в мире сумел достичь того, чего желаете вы. Это должно стать достаточной причиной для вас, чтобы никогда не сдаваться. 6. Верьте в свои мечты Не предавайте самого себя. В жизни бывает много людей, которые говорят вам, что вы хотите достичь невозможного. Не позволяйте никому рушить свои мечты. 7. Ваша семья и друзья Позвольте людям, которых вы любите, стать вашими вдохновителями на то, чтобы продолжать упорно двигаться дальше. Возможно, вам нужно будет попробовать посмотреть с другой точки зрения, больше учиться, больше практиковаться, но никогда не сдавайтесь. 8. Есть люди в худшем положении, чем вы Прямо сейчас есть много людей, которые находятся в худшей ситуации и в худших условиях окружающей среды, чем вы сейчас. Хотели бы вы отказаться от пробежки в 5 километров? Подумайте о людях, которые не в состоянии даже ходить, и как много они были бы готовы отдать за возможность пробегать по 5 километров каждый день. 9. Улучшайте наш мир Когда вы достигнете всего, чего намеревались достичь, вы можете использовать свой успех, чтобы совершать изменения в мире или в жизни отдельных людей. 10. Вы заслуживаете счастья Никогда не позволяйте никому говорить вам противоположное. Вы заслуживаете счастья и заслуживаете успеха. Сохраняйте этот настрой и никогда не сдавайтесь, пока не достигнете своего пункта назначения. 11. Вдохновляйте других Служите источником вдохновения для других, отказываясь сдаваться. Кто знает, чего может достичь кто-то другой из-за того, что вы сами никогда не сдавались, и тем самым вдохновили других не сдаваться. 12. Вы уже так близко Зачастую, когда вы чувствуете, что хотите сдаться, вы находитесь так близко к тому, чтобы сделать огромный прорыв. В любой момент своего времени вы всегда находитесь лишь на волосок от успеха.

 16.8K
Жизнь

Самые популярные способы обмана в разных странах

1. Китай Китай — родина чуть ли всех гуляющих по миру подделок, поэтому если вы не сторонник покупки реплик, будьте внимательны. Чаще всего туристам предлагают поддельный жемчуг и шелк. Впрочем, определить подделку не составит труда: внимательно посмотрите просверленное на жемчужине отверстие (у краев видно, что скрывается под покрытием), бросьте жемчужину на стол (натуральная отскочит, как мячик) и внимательно рассмотрите и подержите в руках (искусственная безупречно гладкая, настоящая чуть неровная и всегда прохладная). Точно так же легко отличить и искусственный шелк. Для этого найдите на краю изделия ниточку, которую можно обрезать, и подожгите. Искусственный шелк будет плавиться и пахнуть химией, а натуральный можно будет растереть в пальцах, и пахнуть он будет горелой шерстью. Если вам не разрешают провести такой эксперимент, идите в другой магазин. Когда покупаете фрукты, овощи или чай, помните, что цену на весовые товары в Китае обычно указывают не за килограмм, а за полкило — вас не пытаются обмануть, просто в этой стране так принято. 2. Сингапур и Гонконг В этих странах наши туристы любят покупать разную дорогую технику: фотоаппараты, компьютеры, планшеты. Будьте внимательны: иногда люди уже дома обнаруживают, что в коробке оказалась совсем другая вещь. Есть и другие варианты обмана: на улице к вам походит человек и спрашивает, что вы ищете. Когда вы ему сообщаете, говорит, что в его лавке (она может находиться в двух шагах) этот товар продается по очень приятным ценам. В магазине демонстративно посылают кого-нибудь из сотрудников на склад, а тем временем берут деньги или прокатывают карточку. Пока товар «несут», вам начинают рассказывать, что зря вы решили купить эту модель, гораздо лучше остановиться на другой, причем по очень выгодной цене. Предлагаемая модель, как правило, не пользуется спросом, и вам ее предлагают по завышенным ценам. «Человека со склада» можно ждать бесконечно, ведь того, что заказывали вы, в этом магазине нет. Вам просто пытаются вручить залежалый товар в расчете на то, что вам надоест ждать, и вы согласитесь (тем более, что деньги уже у продавца). Поэтому ни в коем случае не расставайтесь с наличными, пока не увидите нужную вещь своими глазами, а затем не выпускайте ее из рук! 3. Таиланд Из Таиланда многие желают привести изделия с драгоценными камнями. На улице вам нередко предлагают купить россыпь рубинов и сапфиров дешево. Кстати, они могут оказаться как поддельными, так и настоящими — вам решать, играть ли в эту рулетку. Только помните, что вывоз из страны необработанных драгоценных камней запрещен. Хотите гарантий, обращайтесь в крупные центры при фабриках, там вероятность, что вас обманут, меньше. Но, к сожалению, известны редкие случаи, когда камни, купленные с сертификатами, оказывались поддельными. Видимо, продавцы рассчитывают, что иностранцы не поедут обратно качать права. 4. Индия Процветает торговля драгоценными камнями и в Индии, и продавцы готовы на все, чтобы вы купили подделку. Например, даже в вашем отеле вас может подстеречь торговец и доверительно попросить перевезти через границу россыпь камней, объясняя это тем, что он исчерпал свой лимит. Причем сначала вы должны оплатить товар, а потом, за границей, у вас их, якобы, купит его партнер по уже гораздо более выгодной цене. Надо ли объяснять, что по прилету вас никто не встретит, а, обратившись к ювелирам, вы обнаружите, что приобрели горсть стекляшек. 5. Вся Азия В азиатских магазинах постарайтесь всегда иметь с собой разменные деньги, ведь сдачи у продавца, скорее всего, не окажется. Он, конечно, пошлет помощника разменять вашу купюру, и больше вы ее не увидите — вы ведь не готовы ждать несколько часов. Если с вами произошла такая неприятность, говорите, что обратитесь в полицию, и демонстративно начинайте набирать номер — сдача, как правило, сразу находится. 6. Египет В Египте обмануть могут на каждом шагу, поэтому расслабляться в этой стране не стоит никогда и нигде. Если вы хотите порадовать родственников и друзей одним из самых популярных сувениров — настоящим папирусом, ни в коем случае не слушайте таксистов и всевозможных уличных хелперов, которые советуют «лучшую лавку в городе, где очень дешево» — там вам, наверняка, подсунут подделку. Идите в специализированный магазин и проследите, чтобы вам выдали сертификат (он может потребоваться на таможне). Учтите, что папирус меньше 10-15 долларов стоить не может, все, что дешевле, не стоит вашего внимания. 7. Чехия Чехия хотя и находится в Европе, но обманывают там нашего брата-туриста ничуть не меньше, чем в Азии. Так, нужно внимательно проверять чек, если вы набрали в супермаркете много товаров. Как и в наших, российских магазинах там вам вполне могут пробить 10 бутылок пива вместо восьми или правильное количество, но по цене более дорогого сорта. Нередко в чеке можно обнаружить товары, которые вы не покупали, а порой в расчете на невнимательного покупателя вместо 1,55 евро пробивают 15,5 (в случае если покупатель заметит, можно сказать, что кассирша устала и допустила опечатку). 8. Куба Если вы никогда не курили сигары и ничего в них не понимаете, велик шанс, что в кубинской лавке вам подсунут самый плохой товар по цене лучших образцов. Никогда не стоит покупать сигары на улице или в лавках дешево — там вам продадут некондицию или подделку. Идите в специализированные магазины, лучше при табачных фабриках. Если покупаете поштучно, просите, чтобы коробку вскрыли при вас (на ней должна быть маленькая прямоугольная зеленая гарантийная печать, а внутри между слоями сигар — кедровая пластинка, точно соответствующая размеру коробки).

 15.6K
Психология

Эффект ничегонеделания

Профессор д-р Дональд Хебб провел интересный опыт. За суточные в 20 долларов 46 студентов подвергались направленной задаче быть ленивыми. Они легли в мягкую постель, находящуюся в изолированном от шума помещении. На глаза их были одеты очки, пропускающие только мерцание молочного света. На руки были надеты перчатки и картонные тубы так, чтобы они не могли воспринимать никаких внешних впечатлений. Студенты сначала считали этот опыт приятной забавой. Первые часы они спали, но затем после пробуждения они становились все более неспокойными. В результате только один выдержал опыт до конца, проведя более пяти дней в полном ничегонеделании. Студенты рассказывали о зрительных и слуховых галлюцинациях, которые у них возникали в процессе эксперимента: о цветных пестрых дисках и квадратах, которые проплывали перед завязанными глазами. Они видели линии и узоры, затем доисторических зверей, желтых людей, клыки мамонта, прозрачные руки, великанов, слышали голоса и звуки.

 12K
Искусство

Литературный опрос

Москвичам задали каверзные вопросы. Кажется в системе образования что-то пошло не так. Главное говорить уверенно!

 12K
Жизнь

Почему нельзя принимать чужую ненависть, зависть и ругательство?

В Японии, в одном поселке недалеко от столицы, жил старый мудрый самурай. Однажды, когда он вел занятия со своими учениками, к нему подошел молодой боец, известный своей грубостью и жестокостью. Его любимым приемом была провокация: он выводил противника из себя и, ослепленный яростью, тот принимал его вызов, совершал ошибку за ошибкой и в результате проигрывал бой. Молодой боец начал оскорблять старика: он бросал в него камни, плевался и ругался последними словами. Но старик оставался невозмутимым и продолжал занятия. В конце дня раздраженный и уставший молодой боец убрался восвояси. Ученики, удивленные тем, что старик вынес столько оскорблений, спросили его: — Почему вы не вызвали его на бой? Неужели испугались поражения? Старый самурай ответил: — Если кто-то подойдет к вам с подарком, и вы не примете его, кому будет принадлежать подарок? — Своему прежнему хозяину, — ответил один из учеников. — То же самое касается зависти, ненависти и ругательств. До тех пор, пока ты не примешь их, они принадлежат тому, кто их принес.

 6.7K
Психология

Подписывая документ вверху, люди реже лгут

Ученые нашли интересный способ борьбы с ложью в финансовых отчетах и налоговых декларациях. Оказывается, люди намного реже лгут в подобных документах, если им приходится ставить подпись не в конце документа, а в начале. К такому выводу пришла группа исследователей из канадского Университета Торонто (University of Toronto) под руководством доцента Нины Мазур (Nina Mazur). Ложь в финансовых отчетах дорого обходится обществу. Так, например, подсчеты показывают, что в 2005 году в США сумма необложенных налогом скрытых доходов равнялась 345 млрд долларов. Исследователи утверждают, что, составляя нечестный финансовый отчет, человек обманывает не только государство, но и себя. Люди находят способы оправдать содеянное ими и к тому моменту, когда приходится ставить подпись, человек уже и сам верит в то, что поступает правильно. Ученые задумались: а что будет, если человеку придется ставить подпись не в конце документа, а в начале? Для того, чтобы найти ответ на этот вопрос, исследователи провели ряд экспериментов. Для проведения первого эксперимента ученые собрали группу добровольцев, которым были предложены математические головоломки. За правильные ответы добровольцам платили деньги. После решения головоломок участники эксперимента выбрасывали свои бумаги в корзину. Затем их попросили отчитаться о своих премиях в налоговых декларациях. Одной группе добровольцев выдали бланки, где нужно было ставить подпись в начале документа, а другой – где подписываться нужно было в конце. Исследователи пошли на небольшую хитрость. Они проставили одинаковые шифры на бумагах, которыми пользовались участники и на налоговых декларациях. Таким образом им удалось сопоставить реальный выигрыш добровольцев с выигрышем, указанным в документе. Выяснилось, что те добровольцы, которые ставили подпись в начале документа, оказались более честными по сравнению с другой группой. Затем ученые провели эксперимент в реальной жизни. Для этого они скооперировались с американской автостраховой компанией и выслали более 13 тысяч форм для страховых отчетов. В этих отчетах клиенты должны были отчитаться о пробеге своих автомобилей. Половине клиентов выслали формы, где нужно было подписываться вверху документа. Опять же сравнение показало, что те клиенты, которые ставили свою подпись в верхней части документа, чаще указывали реальный (то есть большой) пробег своих автомобилей. Те же, кто подписывал документ в конце, лукавили, указывая меньший пробег для того, чтобы сократить выплаты по страховке. Джейсон Дана (Jason Dana), психолог из Университета Пенсильвании (University of Pennsylvania), которая не принимала участия в исследовании, считает идею перенести место для подписи в финансовых документах весьма интересной. Однако, ученая подозревает, что необычное расположение подписи имеет такое влияние исключительно за счет эффекта новизны. При этом ученая считает, что "попытка не пытка", поэтому можно поэкспериментировать, пустив эту идею в ход, например, в страховых компаниях.

 6.2K
Искусство

Цените своих родителей!

Один старый мужчина переехал жить к своему сыну, невестке и четырехлетнему внуку. Его руки дрожали, глаза плохо видели, походка была ковыляющей. Семья ела вместе за одним столом, но старые, трясущиеся дедушкины руки и слабое зрение затрудняли этот процесс. Горошины сыпались с ложки на пол, когда он зажимал в руках стакан, молоко проливалось на скатерть. Сын и невестка стали все больше раздражаться из-за этого. — Мы должны что-то предпринять, — сказал сын. — С меня достаточно того, как он шумно ест, пролитого им молока, и рассыпанной пищи на полу. Муж и жена решили поставить отдельный маленький столик в углу комнаты. Там дедушка стал есть в одиночестве, в то время как остальные члены семьи наслаждались обедом. После того, как дедушка дважды разбивал тарелки, ему стали подавать еду в деревянной миске. Когда кто-то из семьи мельком взглядывал на дедушку, иногда у него были слезы в глазах, потому что он был совсем один. С тех пор единственными словами, которые он слышал в свой адрес, были колкие замечания, когда он ронял вилку или рассыпал пищу. Четырехлетний мальчик наблюдал за всем молча. Однажды вечером, перед ужином, отец заметил его играющим с деревянной щепкой на полу. Он ласково спросил малыша: — Чем ты занимаешься? Так же доверчиво мальчик ответил: — Я делаю маленькую миску для тебя и мамы, из которой вы будете кушать, когда я вырасту. Мальчик улыбнулся и продолжил работать. Эти слова так ошеломили родителей, что они потеряли дар речи. Потом слезы заструились на их лицах. И хотя ни одного слова не было произнесено, оба знали, что надо сделать. В тот вечер муж подошел к дедушке, взял за руку и нежно проводил его обратно к семейному столу. Все оставшиеся дни он ел вместе с семьей. И почему-то ни муж ни жена больше не беспокоились, когда падала вилка, разливалось молоко или пачкалась скатерть.

 3K
Наука

Астрономы датировали древнегреческую поэму с помощью передового ПО

Астрономы и физики из Техасского университета в Арлингтоне уточнили время написания «Полуночной поэмы» Сапфо о небе над Древней Грецией с помощью передового программного обеспечения. Воссоздание карты созвездий позволило датировать текст 570 г. до н. э. Произведение поэтессы описывает звездное скопление, известное как Плеяды и наблюдаемое с одной из точек обзора на острове Лесбос: «Луна сошлась С Плеядами; Полночный час, Уходит время вспять, И я сплю одна». Совершить открытие ученым удалось благодаря программе Starry Night 7.3, посредством которой была идентифицирована наиболее ранняя дата, когда Плеяды оказались в зоне видимости в полночь по местному времени. Восстановить картину небосвода, предположительно, вдохновившего Сапфо на знаменитые строки, позволила цифровая система для планетариев Digistar 5. «Это хороший пример того, как научное сообщество вносит свой вклад в знания о древних текстах. Подсчеты выполнялись с целью определения периода времени, однако мы также сумели выяснить сезон, соответствующий этому сочинению», — сообщил ведущий автор исследования Манфред Кантц. Согласно историческим данным, «Полночная поэма» была написана более 2,5 тысячи лет назад. По мнению команды Кантца, это случилось в период с 25 января по 31 марта 570 г. до н. э. Детализировать дату дополнительно мешает в том числе отсутствие в эпоху Сапфо точных инструментов измерения времени — в лучшем случае эту роль выполняли водяные часы. Источник: naked-science.ru

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