Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée amusante. À propos du chat de Schrödinger en mots simples

Comme Heisenberg nous l'a expliqué, en raison du principe d'incertitude, la description des objets dans le micromonde quantique est d'une nature différente de la description habituelle des objets dans le macromonde newtonien. Au lieu des coordonnées spatiales et de la vitesse, que nous avons l'habitude de décrire le mouvement mécanique, par exemple une boule sur une table de billard, en mécanique quantique, les objets sont décrits par ce qu'on appelle la fonction d'onde. La crête de la « vague » correspond à la probabilité maximale de trouver une particule dans l'espace au moment de la mesure. Le mouvement d’une telle onde est décrit par l’équation de Schrödinger, qui nous indique comment l’état d’un système quantique évolue au fil du temps.

Parlons maintenant du chat. Tout le monde sait que les chats adorent se cacher dans des cartons (). Erwin Schrödinger était également au courant. De plus, avec un fanatisme purement nordique, il a utilisé cette fonctionnalité dans une célèbre expérience de pensée. L'essentiel était qu'un chat était enfermé dans une boîte avec une machine infernale. La machine est connectée via un relais à un système quantique, par exemple une substance en décomposition radioactive. La probabilité de pourriture est connue et est de 50 %. La machine infernale se déclenche lorsque l'état quantique du système change (une désintégration se produit) et que le chat meurt complètement. Si vous laissez le système "Cat-box-hellish machine-quanta" tranquille pendant une heure et que vous vous souvenez que l'état d'un système quantique est décrit en termes de probabilité, alors il devient clair qu'il ne sera probablement pas possible de le découvrir. si le chat est vivant ou non à un moment donné, tout comme il ne sera pas possible de prédire avec précision à l'avance la chute d'une pièce de monnaie sur pile ou sur face. Le paradoxe est très simple : la fonction d'onde qui décrit un système quantique mélange les deux états d'un chat : il est vivant et mort à la fois, tout comme un électron lié peut être localisé avec une probabilité égale en n'importe quel endroit de l'espace équidistant de le noyau atomique. Si nous n’ouvrons pas la boîte, nous ne savons pas exactement comment va le chat. Sans faire d'observations (lire des mesures) d'un noyau atomique, on ne peut décrire son état que par superposition (mélange) de deux états : un noyau décomposé et un noyau non décomposé. Un chat toxicomane nucléaire est à la fois vivant et mort. La question est : quand un système cesse-t-il d’exister en tant que mélange de deux États et en choisit-il un en particulier ?

L'interprétation de Copenhague de l'expérience nous dit que le système cesse d'être un mélange d'états et en choisit un au moment où se produit une observation, qui est aussi une mesure (l'encadré s'ouvre). C'est-à-dire que le fait même de la mesure change la réalité physique, conduisant à l'effondrement de la fonction d'onde (le chat devient mort ou reste en vie, mais cesse d'être un mélange des deux) ! Pensez-y, l'expérience et les mesures qui l'accompagnent changent la réalité qui nous entoure. Personnellement, ce fait dérange mon cerveau bien plus que l’alcool. Le célèbre Steve Hawking a lui aussi du mal à vivre ce paradoxe, répétant que lorsqu’il entend parler du chat de Schrödinger, sa main tend la main vers le Browning. La gravité de la réaction de l'éminent physicien théoricien est due au fait que, à son avis, le rôle de l'observateur dans l'effondrement de la fonction d'onde (la réduisant à l'un des deux états probabilistes) est grandement exagéré.

Bien sûr, lorsque le professeur Erwin a conçu sa torture du chat en 1935, c'était une manière ingénieuse de montrer l'imperfection de la mécanique quantique. En fait, un chat ne peut pas être vivant et mort à la fois. À la suite d'une des interprétations de l'expérience, il est devenu évident qu'il y avait une contradiction entre les lois du macro-monde (par exemple, la deuxième loi de la thermodynamique - le chat est soit vivant, soit mort) et le micro-monde. monde (le chat est vivant et mort en même temps).

Ce qui précède est utilisé dans la pratique : en informatique quantique et en cryptographie quantique. Un signal lumineux dans une superposition de deux états est envoyé via un câble à fibre optique. Si des attaquants se connectent au câble quelque part au milieu et y font un signal afin d'écouter les informations transmises, cela effondrera la fonction d'onde (du point de vue de l'interprétation de Copenhague, une observation sera faite) et la lumière ira dans l'un des états. En effectuant des tests statistiques de la lumière à l'extrémité réceptrice du câble, il sera possible de détecter si la lumière est dans une superposition d'états ou si elle a déjà été observée et transmise vers un autre point. Cela permet de créer des moyens de communication qui excluent l'interception de signaux indétectables et les écoutes clandestines.

Une autre interprétation plus récente de l'expérience de pensée de Schrödinger est une histoire que le personnage de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, a racontée à sa voisine moins instruite, Penny. Le point important de l'histoire de Sheldon est que le concept du chat de Schrödinger peut être appliqué aux relations humaines. Afin de comprendre ce qui se passe entre un homme et une femme, quel type de relation existe entre eux : bonne ou mauvaise, il suffit d'ouvrir la boîte. En attendant, la relation est à la fois bonne et mauvaise.

Comme Heisenberg nous l'a expliqué, en raison du principe d'incertitude, la description des objets dans le micromonde quantique est d'une nature différente de la description habituelle des objets dans le macromonde newtonien. Au lieu des coordonnées spatiales et de la vitesse, que nous avons l'habitude de décrire le mouvement mécanique, par exemple une boule sur une table de billard, en mécanique quantique, les objets sont décrits par ce qu'on appelle la fonction d'onde. La crête de la « vague » correspond à la probabilité maximale de trouver une particule dans l'espace au moment de la mesure. Le mouvement d’une telle onde est décrit par l’équation de Schrödinger, qui nous indique comment l’état d’un système quantique évolue au fil du temps.

Parlons maintenant du chat. Tout le monde sait que les chats adorent se cacher dans des cartons (). Erwin Schrödinger était également au courant. De plus, avec un fanatisme purement nordique, il a utilisé cette fonctionnalité dans une célèbre expérience de pensée. L'essentiel était qu'un chat était enfermé dans une boîte avec une machine infernale. La machine est connectée via un relais à un système quantique, par exemple une substance en décomposition radioactive. La probabilité de pourriture est connue et est de 50 %. La machine infernale se déclenche lorsque l'état quantique du système change (une désintégration se produit) et que le chat meurt complètement. Si vous laissez le système "Cat-box-hellish machine-quanta" tranquille pendant une heure et que vous vous souvenez que l'état d'un système quantique est décrit en termes de probabilité, alors il devient clair qu'il ne sera probablement pas possible de le découvrir. si le chat est vivant ou non à un moment donné, tout comme il ne sera pas possible de prédire avec précision à l'avance la chute d'une pièce de monnaie sur pile ou sur face. Le paradoxe est très simple : la fonction d'onde qui décrit un système quantique mélange les deux états d'un chat : il est vivant et mort à la fois, tout comme un électron lié peut être localisé avec une probabilité égale en n'importe quel endroit de l'espace équidistant de le noyau atomique. Si nous n’ouvrons pas la boîte, nous ne savons pas exactement comment va le chat. Sans faire d'observations (lire des mesures) d'un noyau atomique, on ne peut décrire son état que par superposition (mélange) de deux états : un noyau décomposé et un noyau non décomposé. Un chat toxicomane nucléaire est à la fois vivant et mort. La question est : quand un système cesse-t-il d’exister en tant que mélange de deux États et en choisit-il un en particulier ?

L'interprétation de Copenhague de l'expérience nous dit que le système cesse d'être un mélange d'états et en choisit un au moment où se produit une observation, qui est aussi une mesure (l'encadré s'ouvre). C'est-à-dire que le fait même de la mesure change la réalité physique, conduisant à l'effondrement de la fonction d'onde (le chat devient mort ou reste en vie, mais cesse d'être un mélange des deux) ! Pensez-y, l'expérience et les mesures qui l'accompagnent changent la réalité qui nous entoure. Personnellement, ce fait dérange mon cerveau bien plus que l’alcool. Le célèbre Steve Hawking a lui aussi du mal à vivre ce paradoxe, répétant que lorsqu’il entend parler du chat de Schrödinger, sa main tend la main vers le Browning. La gravité de la réaction de l'éminent physicien théoricien est due au fait que, à son avis, le rôle de l'observateur dans l'effondrement de la fonction d'onde (la réduisant à l'un des deux états probabilistes) est grandement exagéré.

Bien sûr, lorsque le professeur Erwin a conçu sa torture du chat en 1935, c'était une manière ingénieuse de montrer l'imperfection de la mécanique quantique. En fait, un chat ne peut pas être vivant et mort à la fois. À la suite d'une des interprétations de l'expérience, il est devenu évident qu'il y avait une contradiction entre les lois du macro-monde (par exemple, la deuxième loi de la thermodynamique - le chat est soit vivant, soit mort) et le micro-monde. monde (le chat est vivant et mort en même temps).

Ce qui précède est utilisé dans la pratique : en informatique quantique et en cryptographie quantique. Un signal lumineux dans une superposition de deux états est envoyé via un câble à fibre optique. Si des attaquants se connectent au câble quelque part au milieu et y font un signal afin d'écouter les informations transmises, cela effondrera la fonction d'onde (du point de vue de l'interprétation de Copenhague, une observation sera faite) et la lumière ira dans l'un des états. En effectuant des tests statistiques de la lumière à l'extrémité réceptrice du câble, il sera possible de détecter si la lumière est dans une superposition d'états ou si elle a déjà été observée et transmise vers un autre point. Cela permet de créer des moyens de communication qui excluent l'interception de signaux indétectables et les écoutes clandestines.

Une autre interprétation plus récente de l'expérience de pensée de Schrödinger est une histoire que le personnage de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, a racontée à sa voisine moins instruite, Penny. Le point important de l'histoire de Sheldon est que le concept du chat de Schrödinger peut être appliqué aux relations humaines. Afin de comprendre ce qui se passe entre un homme et une femme, quel type de relation existe entre eux : bonne ou mauvaise, il suffit d'ouvrir la boîte. En attendant, la relation est à la fois bonne et mauvaise.

Vous avez sûrement entendu plus d’une fois parler de l’existence d’un phénomène tel que le « chat de Schrödinger ». Mais si vous n'êtes pas physicien, vous n'avez probablement qu'une vague idée de quel type de chat il s'agit et pourquoi il est nécessaire.

« Le chat de Schrödinger«- c'est le nom de la célèbre expérience de pensée du célèbre physicien théoricien autrichien Erwin Schrödinger, également lauréat du prix Nobel. A l'aide de cette expérience fictive, le scientifique a voulu montrer le caractère incomplet de la mécanique quantique dans le passage des systèmes subatomiques aux systèmes macroscopiques.

Cet article tente d’expliquer avec des mots simples l’essence de la théorie de Schrödinger sur le chat et la mécanique quantique, afin qu’elle soit accessible à une personne n’ayant pas de formation technique supérieure. L’article présentera également diverses interprétations de l’expérience, notamment celles de la série télévisée « The Big Bang Theory ».

Description de l'expérience

L'article original d'Erwin Schrödinger a été publié en 1935. Dans ce document, l'expérience était décrite en utilisant ou même en personnifiant :

On peut aussi construire des cas dans lesquels il y a un côté assez burlesque. Qu'un chat soit enfermé dans une chambre en acier avec la machine diabolique suivante (qui devrait l'être quelle que soit l'intervention du chat) : à l'intérieur d'un compteur Geiger se trouve une infime quantité de substance radioactive, si petite qu'un seul atome peut se désintégrer en une heure. , mais avec la même probabilité, il ne peut pas se désintégrer ; si cela se produit, le tube de lecture se décharge et le relais s'active, libérant le marteau qui brise le flacon contenant de l'acide cyanhydrique.

Si nous laissons tout ce système tranquille pendant une heure, nous pouvons alors dire que le chat sera vivant après cette période, tant que l'atome ne se désintègre pas. La toute première désintégration de l’atome empoisonnerait le chat. La fonction psi du système dans son ensemble exprimera cela en mélangeant ou en enduisant un chat vivant et un chat mort (pardonnez l'expression) à parts égales. Ce qui est typique dans de tels cas, c'est que l'incertitude initialement limitée au monde atomique se transforme en incertitude macroscopique, qui peut être éliminée par l'observation directe. Cela nous évite d’accepter naïvement le « modèle du flou » comme reflétant la réalité. En soi, cela ne signifie rien de flou ou de contradictoire. Il y a une différence entre une photo floue ou floue et une photo de nuages ​​ou de brouillard.

Autrement dit:

1. Il y a une boîte et un chat. La boîte contient un mécanisme contenant un noyau atomique radioactif et un conteneur de gaz toxique. Les paramètres expérimentaux ont été sélectionnés de telle sorte que la probabilité de désintégration nucléaire en 1 heure soit de 50 %. Si le noyau se désintègre, un récipient de gaz s'ouvre et le chat meurt. Si le noyau ne se désintègre pas, le chat reste bien vivant.
2. On enferme le chat dans une boîte, on attend une heure et on se demande : le chat est-il vivant ou mort ?
3. La mécanique quantique semble nous dire que le noyau atomique (et donc le chat) est dans tous les états possibles simultanément (voir superposition quantique). Avant d'ouvrir la boîte, le système cat-core est dans l'état « le noyau s'est désintégré, le chat est mort » avec une probabilité de 50 % et dans l'état « le noyau ne s'est pas désintégré, le chat est vivant » avec une probabilité de 50 %. probabilité de 50%. Il s’avère que le chat assis dans la boîte est à la fois vivant et mort.
4. Selon l'interprétation moderne de Copenhague, le chat est vivant/mort sans aucun état intermédiaire. Et le choix de l'état de désintégration du noyau ne se produit pas au moment de l'ouverture de la boîte, mais même lorsque le noyau entre dans le détecteur. Car la réduction de la fonction d’onde du système « chat-détecteur-noyau » n’est pas associée à l’observateur humain de la boîte, mais est associée au détecteur-observateur du noyau.

Explication en mots simples

Selon la mécanique quantique, si aucune observation n'est faite du noyau d'un atome, alors son état est décrit par un mélange de deux états - un noyau pourri et un noyau non pourri, donc un chat assis dans une boîte et personnifiant le noyau de un atome est à la fois vivant et mort. Si la boîte est ouverte, l'expérimentateur ne peut voir qu'un seul état spécifique : « le noyau s'est désintégré, le chat est mort » ou « le noyau ne s'est pas désintégré, le chat est vivant ».

L'essence du langage humain : L'expérience de Schrödinger a montré que, du point de vue de la mécanique quantique, le chat est à la fois vivant et mort, ce qui ne peut pas être le cas. La mécanique quantique présente donc des défauts importants.

La question est : quand un système cesse-t-il d’exister en tant que mélange de deux États et en choisit-il un en particulier ? Le but de l'expérience est de montrer que la mécanique quantique est incomplète sans certaines règles indiquant dans quelles conditions la fonction d'onde s'effondre et le chat devient mort ou reste en vie, mais n'est plus un mélange des deux. Puisqu’il est clair qu’un chat doit être soit vivant, soit mort (il n’y a pas d’état intermédiaire entre la vie et la mort), il en sera de même pour le noyau atomique. Il doit être soit pourri, soit intact (Wikipédia).

Vidéo de La théorie du Big Bang

Une autre interprétation plus récente de l'expérience de pensée de Schrödinger est une histoire que le personnage de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, a racontée à sa voisine moins instruite, Penny. Le point important de l'histoire de Sheldon est que le concept du chat de Schrödinger peut être appliqué aux relations humaines. Afin de comprendre ce qui se passe entre un homme et une femme, quel type de relation existe entre eux : bonne ou mauvaise, il suffit d'ouvrir la boîte. En attendant, la relation est à la fois bonne et mauvaise.

Vous trouverez ci-dessous un clip vidéo de cet échange de Big Bang Theory entre Sheldon et Penia.

Le chat est-il resté en vie grâce à l’expérience ?

Pour ceux qui n’ont pas lu attentivement l’article, mais qui s’inquiètent toujours pour le chat, bonne nouvelle : ne vous inquiétez pas, selon nos données, suite à une expérience de pensée menée par un physicien autrichien fou.

AUCUN CHAT N'A ÉTÉ BLESSÉ

24 juin 2015

À ma grande honte, je tiens à admettre que j'ai entendu cette expression, mais que je ne savais pas ce qu'elle signifiait ni même sur quel sujet elle était utilisée. Laissez-moi vous raconter ce que j'ai lu sur Internet à propos de ce chat...

« Le chat de Schrödinger«- c'est le nom de la célèbre expérience de pensée du célèbre physicien théoricien autrichien Erwin Schrödinger, également lauréat du prix Nobel. A l'aide de cette expérience fictive, le scientifique a voulu montrer le caractère incomplet de la mécanique quantique dans le passage des systèmes subatomiques aux systèmes macroscopiques.

L'article original d'Erwin Schrödinger a été publié en 1935. Voici la citation :

On peut aussi construire des cas dans lesquels il y a un côté assez burlesque. Qu'un chat soit enfermé dans une chambre en acier avec la machine diabolique suivante (qui devrait l'être quelle que soit l'intervention du chat) : à l'intérieur d'un compteur Geiger se trouve une infime quantité de substance radioactive, si petite qu'un seul atome peut se désintégrer en une heure. , mais avec la même probabilité, il ne peut pas se désintégrer ; si cela se produit, le tube de lecture se décharge et le relais s'active, libérant le marteau qui brise le flacon contenant de l'acide cyanhydrique.

Si nous laissons tout ce système tranquille pendant une heure, nous pouvons alors dire que le chat sera vivant après cette période, tant que l'atome ne se désintègre pas. La toute première désintégration de l’atome empoisonnerait le chat. La fonction psi du système dans son ensemble exprimera cela en mélangeant ou en enduisant un chat vivant et un chat mort (pardonnez l'expression) à parts égales. Ce qui est typique dans de tels cas, c'est que l'incertitude initialement limitée au monde atomique se transforme en incertitude macroscopique, qui peut être éliminée par l'observation directe. Cela nous évite d’accepter naïvement le « modèle du flou » comme reflétant la réalité. En soi, cela ne signifie rien de flou ou de contradictoire. Il y a une différence entre une photo floue ou floue et une photo de nuages ​​ou de brouillard.

Autrement dit:

1. Il y a une boîte et un chat. La boîte contient un mécanisme contenant un noyau atomique radioactif et un conteneur de gaz toxique. Les paramètres expérimentaux ont été sélectionnés de telle sorte que la probabilité de désintégration nucléaire en 1 heure soit de 50 %. Si le noyau se désintègre, un récipient de gaz s'ouvre et le chat meurt. Si le noyau ne se désintègre pas, le chat reste bien vivant.
2. On enferme le chat dans une boîte, on attend une heure et on se demande : le chat est-il vivant ou mort ?
3. La mécanique quantique semble nous dire que le noyau atomique (et donc le chat) est dans tous les états possibles simultanément (voir superposition quantique). Avant d'ouvrir la boîte, le système cat-core est dans l'état « le noyau s'est désintégré, le chat est mort » avec une probabilité de 50 % et dans l'état « le noyau ne s'est pas désintégré, le chat est vivant » avec une probabilité de 50 %. probabilité de 50%. Il s’avère que le chat assis dans la boîte est à la fois vivant et mort.
4. Selon l'interprétation moderne de Copenhague, le chat est vivant/mort sans aucun état intermédiaire. Et le choix de l'état de désintégration du noyau ne se produit pas au moment de l'ouverture de la boîte, mais même lorsque le noyau entre dans le détecteur. Car la réduction de la fonction d’onde du système « chat-détecteur-noyau » n’est pas associée à l’observateur humain de la boîte, mais est associée au détecteur-observateur du noyau.

Selon la mécanique quantique, si aucune observation n'est faite du noyau d'un atome, alors son état est décrit par un mélange de deux états - un noyau pourri et un noyau non pourri, donc un chat assis dans une boîte et personnifiant le noyau de un atome est à la fois vivant et mort. Si la boîte est ouverte, l'expérimentateur ne peut voir qu'un seul état spécifique : « le noyau s'est désintégré, le chat est mort » ou « le noyau ne s'est pas désintégré, le chat est vivant ».

L'essence du langage humain : L'expérience de Schrödinger a montré que, du point de vue de la mécanique quantique, le chat est à la fois vivant et mort, ce qui ne peut pas être le cas. La mécanique quantique présente donc des défauts importants.

La question est : quand un système cesse-t-il d’exister en tant que mélange de deux États et en choisit-il un en particulier ? Le but de l'expérience est de montrer que la mécanique quantique est incomplète sans certaines règles indiquant dans quelles conditions la fonction d'onde s'effondre et le chat devient mort ou reste en vie, mais n'est plus un mélange des deux. Puisqu’il est clair qu’un chat doit être soit vivant, soit mort (il n’y a pas d’état intermédiaire entre la vie et la mort), il en sera de même pour le noyau atomique. Il doit être soit pourri, soit intact (Wikipédia).

Une autre interprétation plus récente de l'expérience de pensée de Schrödinger est une histoire que le personnage de Big Bang Theory, Sheldon Cooper, a racontée à sa voisine moins instruite, Penny. Le point important de l'histoire de Sheldon est que le concept du chat de Schrödinger peut être appliqué aux relations humaines. Afin de comprendre ce qui se passe entre un homme et une femme, quel type de relation existe entre eux : bonne ou mauvaise, il suffit d'ouvrir la boîte. En attendant, la relation est à la fois bonne et mauvaise.

Vous trouverez ci-dessous un clip vidéo de cet échange de Big Bang Theory entre Sheldon et Penia.

L'illustration de Schrödinger est le meilleur exemple pour décrire le principal paradoxe de la physique quantique : selon ses lois, les particules telles que les électrons, les photons et même les atomes existent dans deux états à la fois (« vivants » et « morts », si vous vous souvenez du chat qui souffre depuis longtemps). Ces états sont appelés superpositions.

Le physicien américain Art Hobson de l'Université de l'Arkansas (Arkansas State University) a proposé sa solution à ce paradoxe.

«Les mesures en physique quantique sont basées sur le fonctionnement de certains dispositifs macroscopiques, comme un compteur Geiger, à l'aide desquels l'état quantique des systèmes microscopiques - atomes, photons et électrons est déterminé. La théorie quantique implique que si vous connectez un système microscopique (particule) à un appareil macroscopique qui distingue deux états différents du système, alors l'appareil (compteur Geiger, par exemple) entrera dans un état d'intrication quantique et se retrouvera également dans deux superpositions en même temps. Cependant, il est impossible d’observer ce phénomène directement, ce qui le rend inacceptable », explique le physicien.

Hobson dit que dans le paradoxe de Schrödinger, le chat joue le rôle d'un appareil macroscopique, un compteur Geiger, connecté à un noyau radioactif pour déterminer l'état de désintégration ou de « non-désintégration » de ce noyau. Dans ce cas, un chat vivant sera un indicateur de « non-carie », et un chat mort sera un indicateur de carie. Mais selon la théorie quantique, le chat, comme le noyau, doit exister dans deux superpositions de vie et de mort.

Au lieu de cela, selon le physicien, l'état quantique du chat devrait être intriqué avec l'état de l'atome, ce qui signifie qu'ils sont dans une « connexion non locale » l'un avec l'autre. Autrement dit, si l'état de l'un des objets intriqués change soudainement à l'opposé, alors l'état de sa paire changera également, quelle que soit leur distance l'un de l'autre. Dans le même temps, Hobson fait référence à une confirmation expérimentale de cette théorie quantique.

« La chose la plus intéressante dans la théorie de l’intrication quantique est que le changement d’état des deux particules se produit instantanément : aucun signal lumineux ou électromagnétique n’aurait le temps de transmettre des informations d’un système à un autre. On peut donc dire qu’il s’agit d’un seul objet divisé en deux parties par l’espace, quelle que soit la distance qui les sépare », explique Hobson.

Le chat de Schrödinger n'est plus vivant et mort en même temps. Il est mort si la désintégration se produit, et vivant si la désintégration ne se produit jamais.

Ajoutons que des solutions similaires à ce paradoxe ont été proposées par trois autres groupes de scientifiques au cours des trente dernières années, mais elles n'ont pas été prises au sérieux et sont restées inaperçues dans de larges cercles scientifiques. Hobson note que la résolution des paradoxes de la mécanique quantique, au moins théoriquement, est absolument nécessaire à sa compréhension approfondie.

Schrödinger

Mais tout récemment, des théoriciens ont expliqué comment la gravité tue le chat de Schrödinger, mais c'est plus compliqué...

En règle générale, les physiciens expliquent le phénomène selon lequel la superposition est possible dans le monde des particules, mais impossible avec les chats ou autres macro-objets, les interférences provenant de environnement. Lorsqu'un objet quantique traverse un champ ou interagit avec des particules aléatoires, il prend immédiatement un seul état, comme s'il était mesuré. C'est exactement ainsi que la superposition est détruite, comme le pensaient les scientifiques.

Mais même s’il devenait possible d’isoler un macro-objet dans un état de superposition des interactions avec d’autres particules et champs, il adopterait tôt ou tard un état unique. Cela est du moins vrai pour les processus qui se produisent à la surface de la Terre.

« Quelque part dans l’espace interstellaire, un chat aurait peut-être une chance de maintenir une cohérence quantique, mais sur Terre ou à proximité de n’importe quelle planète, cela est extrêmement improbable. Et la raison en est la gravité », explique l’auteur principal de la nouvelle étude, Igor Pikovski du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Pikovsky et ses collègues de l'Université de Vienne soutiennent que la gravité a un effet destructeur sur les superpositions quantiques de macro-objets et que nous n'observons donc pas de phénomènes similaires dans le macrocosme. Le concept de base de la nouvelle hypothèse est d’ailleurs brièvement exposé dans le long métrage « Interstellar ».

La théorie de la relativité générale d'Einstein stipule qu'un objet extrêmement massif courbera l'espace-temps autour de lui. En considérant la situation à un niveau plus petit, on peut dire que pour une molécule placée près de la surface de la Terre, le temps passera un peu plus lentement que pour une molécule située sur l'orbite de notre planète.

En raison de l’influence de la gravité sur l’espace-temps, une molécule affectée par cette influence connaîtra une déviation de sa position. Et cela, à son tour, devrait affecter son énergie interne - les vibrations des particules d'une molécule qui changent avec le temps. Si une molécule était introduite dans un état de superposition quantique de deux emplacements, alors la relation entre la position et l’énergie interne forcerait bientôt la molécule à « choisir » une seule des deux positions dans l’espace.

« Dans la plupart des cas, le phénomène de décohérence est associé à des influences extérieures, mais dans dans ce cas la vibration interne des particules interagit avec le mouvement de la molécule elle-même », explique Pikovsky.

Cet effet n’a pas encore été observé car d’autres sources de décohérence, telles que les champs magnétiques, le rayonnement thermique et les vibrations, sont généralement beaucoup plus fortes, provoquant la destruction des systèmes quantiques bien avant la gravité. Mais les expérimentateurs s’efforcent de tester l’hypothèse.

Une configuration similaire pourrait également être utilisée pour tester la capacité de la gravité à détruire les systèmes quantiques. Pour ce faire, il faudra comparer les interféromètres verticaux et horizontaux : dans le premier, la superposition devrait bientôt disparaître en raison de la dilatation du temps aux différentes « hauteurs » du trajet, tandis que dans le second, la superposition quantique pourrait subsister.

sources

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Voici un peu plus pseudo-scientifique : par exemple, et ici. Si vous ne le savez pas encore, lisez ce que c'est. Et nous découvrirons quoi L'article original est sur le site InfoGlaz.rf Lien vers l'article à partir duquel cette copie a été réalisée -

Tout le monde ne lit pas de livres sur les grandes inventions de l’humanité. Mais tous ceux qui ont regardé la série télévisée « The Big Bang Theory » ont certainement entendu parler d’un phénomène tel que « le chat de Schrödinger ». Puisqu’il est lié à la mécanique quantique, il est assez difficile pour une personne sans formation technique d’en comprendre la signification. Essayons de comprendre ce que signifie le concept de « chat de Schrödinger » en termes simples.

Contenu:

Bref contexte historique

Erwin Schrödinger- célèbre physicien, l'un des créateurs de la théorie de la mécanique quantique. Une caractéristique distinctive de son activité scientifique était ce qu'on appelle le caractère secondaire. Il faisait rarement le premier pas dans une recherche.

Fondamentalement, Schrödinger a écrit des critiques sur l'invention ou la réussite scientifique de quelqu'un d'autre, a critiqué l'auteur ou a commencé à développer davantage les recherches et les découvertes d'autrui. Bien qu’il soit de nature individualiste, il ne pouvait s’empêcher de s’appuyer sur les idées et les pensées des autres, sur lesquelles il se basait pour ses recherches. Malgré cela, il a apporté d’énormes contributions au développement de la mécanique quantique, en grande partie grâce à son mystère « Le chat de Schrödinger ».

Les réalisations scientifiques de Schrödinger comprennent :

• création du concept de mécanique ondulatoire (pour cela, il reçut le prix Nobel en 1933) ;
• a introduit le terme « objectivité de la description » dans la circulation scientifique - a justifié la possibilité de théories scientifiques sans la participation directe du sujet de recherche (un observateur extérieur) pour décrire la réalité environnante ;
• développé la théorie de la relativité;
• étudié les processus thermodynamiques et l'électrodynamique de Born non linéaire ;
• a tenté de créer une théorie des champs unifiée.

Le concept du chat de Schrödinger

"Le chat de Schrödinger"- la célèbre énigme de la théorie de Schrödinger, une expérience de pensée menée par un physicien théoricien autrichien, à l'aide de laquelle il a été possible de démontrer le caractère incomplet de la mécanique quantique dans le passage des microsystèmes aux macrosystèmes. Toute cette théorie repose sur la critique des scientifiques à l’égard des progrès de la mécanique quantique.

Avant de procéder à la description de l’expérience, il est nécessaire de définir les concepts de base qui y sont utilisés. Le postulat principal du célèbre phénomène stipule que tant que personne n'observe le système, il est en position de superposition– simultanément dans deux ou plusieurs états qui excluent l’existence mutuelle. Schrödinger lui-même a donné la définition suivante de la superposition - il s'agit d'une capacité quantique (le rôle d'un quantum peut être un électron, un photon ou un noyau atomique) d'être dans plusieurs états ou plusieurs points de l'espace en même temps, alors qu'aucun on observe le système. Le quantique est un objet microscopique du microenvironnement.

Description de l'expérience

L'article original dans lequel Schrödinger explique son expérience a été publié en 1935. Pour décrire l'expérience, la méthode de comparaison et même de personnification a été utilisée.

Il est très difficile de comprendre exactement ce que Schrödinger voulait dire en étudiant cet article. Je vais essayer de décrire l'essence de l'expérience avec des mots simples.

Nous mettons le chat dans une boîte dotée d'un mécanisme contenant un noyau atomique radioactif et un récipient rempli de gaz toxique. L'expérience est réalisée avec des paramètres précisément sélectionnés pour la probabilité de désintégration d'un noyau atomique - 50 % en 1 heure. Lorsque le noyau se désintègre, du gaz s'échappe du récipient, ce qui entraîne la mort du chat. Si cela ne se produit pas, rien n’arrive au chat, il est vivant et en bonne santé.

Une heure passe, et nous voulons avoir une réponse à la question : le chat est-il mort ou est-il toujours en vie ? Selon la théorie de Schrödinger, le noyau d'un atome, comme le chat, est dans une boîte dans plusieurs états à la fois (définition de superposition). Jusqu'au moment où la boîte est ouverte, le microsystème dans lequel se trouvent le noyau atomique et le chat, avec une probabilité de 50%, a l'état "le noyau s'est désintégré, le chat est mort", et avec la même probabilité ils ont l'état "le noyau s'est désintégré, le chat est mort", et avec la même probabilité ils ont l'état déclarez « le noyau ne s’est pas désintégré, le chat est vivant ». Cela confirme l'hypothèse selon laquelle le chat assis dans la boîte est à la fois vivant et mort, c'est-à-dire qu'il se trouve dans plusieurs états à la fois au même moment. Il s’avère que le chat assis dans la boîte est à la fois vivant et mort.

En termes simples, le phénomène du "chat de Schrödinger" explique la possibilité du fait que du point de vue de la mécanique quantique, le chat est à la fois vivant et mort, ce qui est impossible en réalité. Sur cette base, nous pouvons conclure qu’il existe des failles importantes dans la théorie de la mécanique quantique.

Si vous n'observez pas le noyau d'un atome dans un microsystème, alors un mélange de deux états se produit - le noyau pourri et non pourri. A l’ouverture de la boîte, l’expérimentateur ne peut observer qu’un seul état précis. Puisque le chat personnifie le noyau d'un atome, il ne sera également que dans un seul état : vivant ou mort.

La solution au paradoxe - l'interprétation de Copenhague

Des scientifiques de Copenhague ont résolu le mystère du chat de Schrödinger. L'interprétation moderne de Copenhague est que le chat est vivant/mort sans aucun état intermédiaire, car le noyau se désintègre ou ne se désintègre pas lorsque la boîte est ouverte, mais même plus tôt - lorsque le noyau est envoyé au détecteur. L'explication en est la suivante : la réduction de la fonction d'onde du microsystème « chat-détecteur-noyau » n'a aucun rapport avec la personne qui observe la boîte, mais est liée au détecteur-observateur du noyau.

Cette interprétation du phénomène du Chat de Schrödinger nie la possibilité que le chat soit dans un état de superposition avant d'ouvrir la boîte - à la fois dans l'état de chat vivant/mort. Un chat dans un macrosystème est toujours dans un seul état.

Important! L'expérience de Schrödinger a montré qu'un micro-objet et un macro-objet se comportent dans des systèmes conformément à des lois différentes - respectivement les lois de la physique quantique et les lois de la physique au sens classique.

Mais aucune science n’étudie les phénomènes lors du passage d’un macrosystème à un microsystème. Erwin Schrödinger a eu l’idée de mener une telle expérience précisément dans le but de prouver la faiblesse et le caractère incomplet de la théorie générale de la physique. Son désir le plus profond était de démontrer par l'expérience concrète que chaque science remplit ses propres tâches : la physique classique étudie les macro-objets, la physique quantique étudie les micro-objets. Il est nécessaire de développer des connaissances scientifiques pour décrire le processus de transition des grands objets vers les petits objets dans les systèmes.

Il est très difficile pour une personne ordinaire de comprendre immédiatement l'essence de ce paradoxe. Après tout, dans la conscience de chaque personne, il existe une conviction selon laquelle tout objet du monde matériel à un moment donné ne peut être localisé qu'à un moment donné.

Mais la théorie de Schrödinger ne peut s’appliquer qu’aux micro-objets, alors qu’un chat est un objet du macrocosme.

L'interprétation la plus récente du paradoxe du chat de Schrödinger se trouve dans la série télévisée The Big Bang Theory, dans laquelle le personnage principal Sheldon Cooper a expliqué son essence à Penny, la moins instruite. Cooper a transféré ce phénomène dans le domaine des relations humaines. Pour comprendre si une relation entre personnes du sexe opposé est bonne ou mauvaise, il suffit d'ouvrir la boîte. Jusqu’à présent, toute relation est à la fois bonne et mauvaise.