Erwin Schrödinger bol rakúskym teoretickým fyzikom, ktorý získal Nobelovu cenu. Schrödinger sa narodil ve Viedni v Rakúsku dne 12. srpna 1887. Jeho otec bol rakúsky a jeho matka bola napůl anglická, takže vyrůstal v domácím a německém jazyce. Schrödingerova nejdůležitější práca byla vytvoření matematické metody, ktorá správně popsala energetické úrovně v atomovém modelu Bohr. Bohrova teória fungovala dobře pro atomy vodíku, ale nefungovala tak dobře pro složitější atomy. Jeho průlomová vlnová rovnice popisovala pohyb elektronů tím, že je zachází jako s částicemi a vlnami. To umožnilo vědcům vypočítat energetické hladiny elektronů v komplikovanějších atomech. Rovnice vln není jediným způsobem, ako předpovedať kvantové mechanické systémy, Heisenbergova maticová mechanika a integrální formulace Feynmanovy dráhy mohou být tiež použité.
1933 Schrödinger Schrödinger získal Nobelovu cenu za fyziku s Paulem Diracem za "objev nových produktivních forem atomové teorie ". V roce 1935 vznikl Schrödinger myšlenkový experiment známý ako Schrödingerova kočka. O tom píše bod diskuse kolem článku Albertem Einsteinom, Borisom Podolským a Nathanem Rosenom. Tento experiment ukazuje paradox kodanskej interpretácie kvantovej mechaniky. Při pokusu je kočka utěsněna v kovové krabici. Uvnitř je malé množství radioaktivního materiálu, čo je množstvo tak malé, že za hodinu se možno rozpadne jeden atom, ale s rovnou pravděpodobností, že jeden atom se neztrátí. Vedľa tohoto radioaktivného zdroja je Geigerov pult. Schrödinger předložil myšlenku, že po chvíli zůstáva krabica uzavretá, kočka je mrtvá a živá. Teprve po otvorení krabice pozorujeme, či je kočka buď živá alebo mrtvá.
Vznikla myšlienka, že kočka môže být živá i mrtvá zároveň až do okamihu pozorovania. Neskôr Schrödinger pôsobil ako riaditeľ Institutu pokročilého štúdia v Dublinu a zůstal tam, dokud neodešel v roce 1956. Potom sa vrátil zpět do Viedně a zomrel vo veku 73 rokov 4. januára 1961. "Vědomí nemůže být počítáno fyzicky. Vědomí je naprosto zásadné. Nemůže to být považováno za nic jiného." Uvádza sa tu koncept kvantovej superpozície s kočkou ako metafóriu pre pochopenie nekonečného množstva možných stavov.
Schrödingerova kočka ilustruje paradox kvantovej superpozície a princip neurčitosti. Ukazuje, ako môže byť kočka súčasne živá i mrtvá, dokiaľ nie je pozorovaná. Schrödinger bol významným prispievateľom ke kvantovej teórii, vrátane Schrödingerovej rovnice a myšlienkového experimentu s kočkou, čo pomohlo vysvetliť zvlášnosti kvantových stavov. Schrödingerova rovnica je matematický vzorec, ktorý predpovedá, ako sa kvantové častice, napríklad elektróny, pohybujú a menia v čase. Je základným nástrojom pre pochopenie chovania atomov a molekúl. Učitelia používajú Schrödingerovu kočku, pretože je to jednoduchý a zapamätateľný spôsob, ako ukázať študentom, že kvantové častice môžu existovať vo viacerých stavoch naraz, čo uľahčuje pochopenie zložitých myšlienok.
Najznámejší zo paradoxov, ktorý súvisí s kolapsom vlnovej funkcie a myšlienkových experimentov, je Schrödingerova kočka. Ač autorom tohto Gedankenexperimentu je Schrödinger, Einstein považoval tento návrh za najlepší spôsob, ako ukázať, že vlnová predstava hmoty môže byť neúplná zobrazením skutočnosti. Obr. Schrödinger sa zaoberal myšlenkovým experimentom, ktorý sa týkal situácie na obr. 29. Kočka je zavretá v krabici so zariadením obsahujúcim vzorek rádioaktívneho materiálu a ampulkou s jedom (kyanovodík). Proces rozpadu rádioaktívneho materiálu je sám o sebe procesom, ktorý sa riadi kvantovou mechanikou. Podľa tejto teórie je možné predpovedať iba pravdepodobnosť jeho rozpadu. Kočka je podľa kvantovej mechaniky v stávajúcom stave superpozície, až kým nie je vykonaný merací akt.
Keď Schrödinger navrhol tento experiment, napadol tým neurčitosť kvantovej mechaniky - prechod od mikroskopického popisu k makrosvětovému svetu. Kvantové provázanie a experimenty s kočkou ukazujú, že mechanické zákony môžu vyzerať inak na veľkom, ako na malom meradle. Einstein, Bohr a ďalší diskutovali o tom, čo je skutočné a čo je iba pravdepodobnosť. Neskôr sa rozvinuli rôzne interpretácie: kočka je živá a mrtvá v paralelných vesmíroch, alebo kolaps nastáva po pozorovaní.
Schrödingerova kočka má tiež názornú úlohu pri výučbe o meraní kvantových systémov. Predpokladá sa, že zjavne veríme, že stav systému mení samotný akt pozorovania. V jednom z pohľadov by mohol byť počítač alebo človek, ktorý sleduje, zodpovedný za kolaps vlnovej funkcie. Wignerov priateľ predstavuje hypotézu, že pozorovateľ by mohol byť súčasťou superpozície, a jeho pohľad by spôsobil kolaps. Táto otázka vedie k diskusii o tom, čo vlastne spôsobuje kolaps vlnovej funkcie a či v prírode existuje objektívny stav bez pozorovateľa.
V roku 1930 Einstein protestoval proti kvantovému provázání námitkou, že by mohlo poskytovať nesprávne spojenie medzi vzdálenými časticemi. Dnes však existuje mnoho spôsobov, ako kvantové provázanie aplikovať - napríklad teleportácia kvantovej informácie, ktorá umožňuje prenos stavu bez fyzického preposielania častice. Kvantový svet zahŕňa mnoho javov, ktoré fungujú inak než v makrosvete. Medzi ďalšie dôležité myšlienky patrí superpozícia stavov a koexistencia možných stavov, ktoré kolabujú po meraní.
Vědci v súčasnosti skúmajú aj dekoherenciu a možnosti, ako udržať kvantové stavy dlhšie. Pokusy ukazujú, že kvantové javy nie sú len na úrovni atómov; biomolekuly a dokonca živé organizmy môžu vykazovať prvky kvantovej interferencie. Napríklad prístupy ako interakcie s laserom a chladiace techniky umožnili dosiahnuť prekvapivé výsledky, ktoré potvrdzujú, že aj makroskopické objekty môžu existovať vo viacero stavoch naraz.
Schrödingerova kočka je dnes známa nielen ako paradox, ale aj ako vtip o vede a kultúre. Schrödinger dostal Nobelovu cenu už v roku 1934 za predvedenie Schrödingerovej rovnice. Mnohí sa tiež zasmiali na stovky vtipov spojených s touto myšlienkou, ktorá spája vedu a populárnu kultúru.
Celá téma Schrödingerovej kočky podnecuje k pochopeniu, že kvantové javy sa môžu prejaviť aj v makroskopickom svete, a že existuje zaujímavý most medzi experimentálnou fyzikou a interpretáciami reality. Schrödingerova rovnica a myšlenkový experiment slúžia ako užitočné nástroje na učenie a diskusiu o hraniciach medzi tom a tým, čo považujeme za skutočné.
Hlavné myšlienky a súvislosti
- Rovnica vln: opisuje pohyb kvantových častíc a vzniká z nej vlnová funkcia, ktorá určuje pravdepodobnosť výskytu častíc v priestore a čase.
- Superpozícia: kvantové častice môžu existovať v viacerých stave súčasne až po meraní.
- Kolaps vlnovej funkcie: po meraní sa systém rozhodne pre jeden z možných stavov.
- Schrödingerova kočka: myšlienkový experiment na ilustráciu paradoxu superpozície na makroskopickom objekte.
- Interpretácie: existujú rôzne pohľady na to, čo spôsobuje kolaps a ako interpretovať meranie (kodanská interpretácia, Wignerova interpretácia, Bohrská interpretácia a ďalšie).
- Praktické dôsledky: kvantové provázanie umožňuje teleportáciu kvantových informácií a potenciálne využitie v kvantových počítačoch a komunikácii.
Schrödinger's Cat Explained in Simple Words for Beginners
Schrödingerova kočka je dnes aj súčasťou edukačných aktivít, ktoré pomáhajú študentom pochopiť, že kvantové stavy a meranie sú odlišné od každodenného makroskopického sveta. V súčasnosti existujú praktické experimenty a teoretické práce, ktoré demonštrujú dlhšiu udržateľnosť kvantových stavov a ich aplikácie v technológiách budúcnosti.
| Dej: | Opis |
|---|---|
| Kočka v krabici | Rádioaktívny zdroj, Geigerov pult, ampulka s jedom - kočka je v makro svete živá alebo mrtvá po otvorení krabice |
| Superpozícia | Nekedy je stav systému kombináciou viacerých možností až do merania |
| Kolaps | Meranie spôsobuje výber jedného stavového výsledku |
tags: #charlie #fish #schrodingerovo #dieta