Ce este pisica lui Schrödinger?

„Pisica lui Schrödinger” este una dintre acele fraze care se scot din când în când în conversație. Cu toate acestea, pentru cei care nu au fost niciodată studenți la fizică sau cel puțin au auzit explicația lui Sheldon despre teoria Big Bang, este posibil să nu fie clar ce înseamnă aceasta. Răspunsul scurt este că pisica lui Schrödinger este numele unui experiment de gândire celebru postulat pentru prima dată de fizicianul, Erwin Schrodinger. Răspunsul lung și sursa uneia dintre cele mai importante dezbateri din fizică ne invită să intrăm în domeniul bizar al mecanicii cuantice pentru a ne reconsidera poate presupunerile despre realitate.

Cine a fost Erwin Schrödinger?

Erwin Schrödinger s-a născut pe 12 august 1887 la Viena, capitala Austro-Ungariei. Tatăl lui Erwin, Rudolph Schrödinger, era botanist și proprietarul unei fabrici de pânză uleioasă. Mama lui, Georgine, era fiica profesorului de chimie al lui Rudolph. Copil unic, Erwin a fost crescut ca luteran și a fost educat acasă până la vârsta de 11 ani. Erwin a excelat de la o vârstă fragedă la limbă, matematică și fizică.

Educația lui Schrödinger

Schrödinger s-a înscris la Universitatea din Viena și a studiat fizica. El a fost puternic influențat de colegii fizicieni Franz Exner, un pionier în domeniu, și de Fritz Hasenohrl, mai târziu șef de fizică teoretică. Schrödinger a primit titlul de doctor. în 1910. A fost recrutat și trimis în Italia ca ofițer de artilerie în 1914. Schrodinger a fost mai norocos decât colegul și mentorul său, Hasenohrl, care a fost ucis de o grenadă în 1915. Supraviețuind războiului, a ocupat funcții de facultate la mai multe universități înainte de a se căsători. Annemarie Bertel în 1920.

Ecuația lui Schrödinger

În 1921, Schrödinger a devenit profesor la Universitatea din Zurich și a devenit clar că avea idei noi în domeniul fizicii atomice. Ca răspuns la teoriile conform cărora mișcarea electronilor într-un atom ar putea fi descrisă ca o undă, Schrödinger a oferit dovezile matematice necesare cu Ecuația sa teoriei undelor din 1926. S-a spus că scânteia creativității a venit în timpul unei aventuri toride cu un bătrân vienez. iubita.

Nașterea mecanicii cuantice

Ecuația lui Schrödinger a oferit o descriere solidă a comportamentului și mișcării atomilor. Atribuind mișcarea lor unei unde probabilistice, poziția și starea unui atom ar putea fi tratate statistic. Până la efectuarea unei măsurători directe, se spunea că atomul se află într-o stare de suprapunere. Conform interpretării de la Copenhaga, aceasta însemna că ar putea fi privită ca fiind în toate locațiile simultan. Întrebarea cheie pentru fizicieni, a fost teoria undelor doar un instrument matematic convenabil sau a descris ceva real din punct de vedere fizic? Unde era atomul, cu adevărat?

O perie cu Einstein și naziști

În 1927, Schrödinger s-a mutat împreună cu soția sa la Universitatea Friedrich Wilhelm din Berlin. Aici s-a frecat cu Albert Einstein. În timp ce a continuat să facă cercetări importante și inovatoare acolo, a devenit din ce în ce mai alarmat de atmosfera antisemită în creștere din Germania. Urmând exemplul lui Einstein, în 1937 a părăsit Germania și s-a mutat în Anglia, ocupând o funcție la Oxford. La scurt timp după ce a fost distins cu Premiul Nobel pentru fizică în 1933.

Pisica lui Schrödinger

În ciuda rolului său esențial în crearea teoriei valurilor, Shrödinger nu a fost niciodată confortabil cu implicațiile acesteia. La fel ca mulți fizicieni, el nu a putut reconcilia incertitudinea cuantică la nivel atomic cu experiența noastră de zi cu zi a realității. În lumea pe care o vedem, oamenii și obiectele au un loc și o stare definite, indiferent dacă le observăm sau nu. Pentru a evidenția această contradicție, el a formulat un experiment de gândire care a implicat o pisică într-o cutie sigilată, o substanță radioactivă și un contor Geiger pentru a măsura degradarea substanței.

În decurs de o oră, ar exista o șansă de 50% ca materialul radioactiv să se descompună și să emită un singur atom. Dacă s-ar întâmpla acest lucru, contorul Geiger l-ar detecta și ar activa un releu care ar face ca un ciocan să spargă un balon de acid. Acidul ar fi eliberat în cutie, ucigând pisica. Întrebarea a fost, pisica este vie sau moartă?

Paradoxul pisicii lui Schrödinger

Dintr-o perspectivă mecanică cuantică, se spune că pisica se află într-o stare suprapusă, cu o probabilitate egală de a fi fie moartă, fie vie. Starea pisicii este determinată doar atunci când este măsurată sau observată. Acest lucru părea absurd, a scris Schrödinger, deoarece cu siguranță pisica trebuie să fie una sau alta, indiferent dacă un observator decide să arunce o privire sau nu. Cu toate acestea, exact așa păreau să se comporte atomii. Legând soarta pisicii de fluctuațiile nucleelor ​​atomice, Shrödinger a demonstrat problema centrală a interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice.

sensul lui 2:22

Îndoieli și regrete

Inutil să spun, când a fost întrebat ce părere are despre Interpretarea de la Copenhaga a teoriei sale ondulatorii, Shrödinger a spus: „Nu-mi place și îmi pare rău că am avut vreodată vreo legătură cu asta”. Schrodinger a continuat să se certe ani de zile cu contemporanii săi despre semnificația propriului său experiment.

Schrödinger a deținut vreodată o pisică?

Zvonurile populare spun că, la un moment dat, în anii 1930, Schrödinger ar fi deținut de fapt o pisică pe nume Milton la casa lui din Oxford. Din fericire, în ciuda faptului că i-a oferit ceva inspirație proprietarului său, nu există nicio dovadă că Schrinsulăpisica lui Dinger a fost vreodată pusă într-o cutie cu un balon cu acid.

Moştenire

Schrödinger a murit pe 4 ianuarie 1961 în același oraș în care s-a născut, Viena. Până la moartea sa, atât el, cât și felina lui teoretică lăsaseră o amprentă de neșters asupra științei mecanicii cuantice. În timp ce multe minți mari au contribuit la dezvoltarea teoriei undelor și a conceptului de nedeterminare, doar una va fi cunoscută pentru totdeauna ca părintele mecanicii cuantice, și anume Erwin Schrödinger.