إليك كيفية عمل قط شرودنغر

كان اروين شرودنغر أحد الشخصيات الرئيسية في فيزياء الكم، حتى قبل شهرته "قطة شرودنغر" تجربة فكرية. لقد أنشأ دالة الموجة الكمومية ، والتي كانت الآن المعادلة المحددة للحركة في الكون ، لكن المشكلة هي أنها عبرت عن كل حركة في شكل سلسلة من الاحتمالات - شيء ينتهك بشكل مباشر كيف يحب معظم علماء اليوم (وربما حتى اليوم) أن يعتقدوا كيف أن الواقع المادي يعمل.

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

تصور وظيفة الموجة الكمومية جميع الكميات الفيزيائية على أنها سلسلة من الحالات الكمية إلى جانب احتمال وجود نظام في حالة معينة. خذ بعين الاعتبار ذرة مشعة واحدة لها عمر نصف ساعة واحدة.

وفقًا لوظيفة الموجة الفيزيائية الكمومية ، بعد ساعة واحدة ستكون الذرة المشعة في حالة تتحلل فيها ولا تتحلل. بمجرد إجراء قياس للذرة ، ستنهار الدالة الموجية إلى حالة واحدة ، ولكن حتى ذلك الحين ، ستبقى بمثابة تراكب للحالتين الكموميتين.

هذا جانب رئيسي من تفسير كوبنهاغن لفيزياء الكم - ليس الأمر فقط أن العالم لا يعرف التي تنص على أنها موجودة ، ولكن بالأحرى لا يتم تحديد الواقع المادي حتى يأخذ إجراء القياس مكان. بطريقة ما غير معروفة ، فإن فعل الملاحظة نفسه هو ما يرسخ الموقف إلى حالة أو أخرى. وإلى أن تتم هذه الملاحظة ، ينقسم الواقع المادي بين كل الاحتمالات.

مدد شرودنجر هذا من خلال اقتراح وضع قطة افتراضية في صندوق افتراضي. في الصندوق مع القطة ، سنضع قارورة من الغازات السامة ، والتي ستقتل القطة على الفور. يتم توصيل القارورة بجهاز يتم توصيله في عداد جيجر ، وهو جهاز يستخدم للكشف عن الإشعاع. يتم وضع الذرة المشعة المذكورة أعلاه بالقرب من عداد جيجر وتترك هناك لمدة ساعة واحدة بالضبط.

إذا تحللت الذرة ، فسوف يكتشف عداد جيجر الإشعاع ، ويكسر القارورة ، ويقتل القطة. إذا لم تتحلل الذرة ، فستكون القارورة سليمة وستصبح القطة على قيد الحياة.

بعد فترة ساعة واحدة ، تكون الذرة في حالة تتحلل فيها ولا تتحلل. ومع ذلك ، نظرًا لكيفية بناء الموقف ، فإن هذا يعني أن القارورة مكسورة وغير مكسورة ، وفي نهاية المطاف ، وفقًا لتفسير كوبنهاغن لفيزياء الكم القطة ميتة وحية.

ستيفن هوكينج ونُقل عنه قوله مشهورًا "عندما أسمع عن قطة شرودنغر ، أصل إلى مسدسي". هذا يمثل أفكار العديد من الفيزيائيين ، لأن هناك العديد من الجوانب حول تجربة الفكر التي تظهر مسائل. أكبر مشكلة في القياس هي أن فيزياء الكم تعمل عادةً على المقياس المجهري للذرات والجسيمات دون الذرية ، وليس على المقياس المجهري للقطط والقوارير السامة.

يوضح تفسير كوبنهاجن أن فعل قياس شيء ما يؤدي إلى انهيار وظيفة الموجة الكمومية. في هذا القياس ، يتم إجراء القياس بواسطة عداد جيجر. هناك عشرات من التفاعلات على طول سلسلة الأحداث - من المستحيل عزل القط أو الأجزاء المنفصلة من النظام بحيث يكون ميكانيكيًا كموميًا حقًا في الطبيعة.

عندما تدخل القطة نفسها إلى المعادلة ، يكون القياس قد تم بالفعل... تم إجراء القياسات ألف مرة - بواسطة ذرات عداد جيجر ، وجهاز كسر القارورة ، والقارورة ، والغازات السامة ، والقط نفسه. حتى ذرات الصندوق تقوم "بقياسات" عندما تفكر في أنه إذا سقطت القطة على ميتة ، فسوف تتلامس مع ذرات مختلفة عما لو كانت تسير بقلق حول الصندوق.

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

ومع ذلك ، في بعض وجهات النظر الصارمة لتفسير كوبنهاغن ، هي في الواقع ملاحظة من قبل كيان واعي مطلوب. هذا الشكل الصارم للتفسير هو بوجه عام وجهة نظر الأقلية بين الفيزيائيين اليوم ، على الرغم من وجوده لا تزال بعض الحجة المثيرة للاهتمام التي قد تكون مرتبطة بانهيار وظائف الموجة الكمومية وعي - إدراك. (من أجل مناقشة أعمق لدور الوعي في فيزياء الكم ، أقترح لغز الكم: الفيزياء تواجه الوعي بواسطة بروس روزنبلوم وفريد ​​كوتنر.)

لا يزال تفسير آخر هو تفسير العديد من العوالم (MWI) من فيزياء الكم ، التي تقترح أن الموقف يتفرع في الواقع إلى العديد من العوالم. في بعض هذه العوالم ، تكون القطة ميتة عند فتح الصندوق ، وفي البعض الآخر تكون القطة على قيد الحياة. في حين أنها رائعة للجمهور ، وبالتأكيد لمؤلفي الخيال العلمي ، The Many Worlds التفسير هو أيضا رأي الأقلية بين الفيزيائيين ، على الرغم من عدم وجود دليل محدد أو ضدها.

حررت بواسطة آن ماري هيلمينستين ، د.