گربه شرودینگر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو


آزمایش گربه شرودینگر: مفاهیم عمیق فلسفی مکانیک کوانتومی دانشمندان زیادی را به خود جلب کرده‌است.

گربه شرودینگر یک آزمایش فکری در فیزیک کوانتمی است که در سال ۱۹۳۵ توسط اروین شرودینگر، فیزکدان اتریشی، ابداع شد. گاهی این آزمایش به صورت تضاد تعریف می‌شود. سناریوی آزمایش ارائه یک گربه‌است که بسته به یک رویداد تصادفی زودتر، ممکن است مرده باشد یا زنده.

آزمایش چنین است: فرض کنید گربه‌ای در جعبه‌ای دربسته زندانی است. در این جعبه یک شیشه گاز سیانور، یک چکش، یک حسگر پرتوزا و یک منبع پرتوزا نیز وجود دارد. ذرات پرتوزا بصورت نامنظم تابش می‌کنند و به همین دلیل برای آن‌ها نیمه عمر در نظر می‌گیرند. حال فرض کنید حسگر و چکش طوری تنظیم شده باشند که در صورت تابش موج پرتوزا بین ساعت ۱۲ و ۱۲:۰۱، چکش شیشه حاوی گاز را شکسته و گربه بمیرد. اگر در ساعت ۱۲:۰۱ در جعبه را باز کنید چه خواهید دید؟ اگر از طریق فرمول نیمه عمر منبع، احتمال تابش بین ساعت ۱۲ و ۱۲:۰۱ را ۵۰٪ پیش بینی کنید. گربه داخل جعبه در هنگام برداشتن درب جعبه ۵۰٪ مرده‌است و ۵۰٪ زنده است. اما وقتی درب جعبه را برمی‌دارید خواهید دید که گربه یا مرده و یا زنده‌است. نمی‌توان گفت ۵۰٪ سلولهای بدن گربه مرده‌اند و ۵۰٪ آنها زنده‌اند. در فاصله یک لحظه، احتمال به یقین تبدیل خواهد شد. این امر کاملاً متضاد با مکانیک کوانتومی می‌باشد. همانطور که گفتیم هیچگاه نمی‌توان موقعیت یک سیستم را به دقت اندازه‌گیری نمود. اما در این مثال کاملاً این امر ممکن شده‌است.

این گونه پارادوکس‌ها در مکانیک کوانتومی بسیار زیادند. اما با این همه مکانیک کوانتومی در پیش‌بینی نتایج بسیاری از آزمایش‌ها به طور درخشانی موفق بوده‌است و زمینه تقریباً تمامی علم و فن نوین است. بر رفتار ترانزیستورها و مدارهای مجتمع که جزء اساسی وسایلی نظیر تلویزیون و رایانه‌اند، فرمان می‌راند و نیز بنیاد شیمی و زیست‌شناسی نوین می‌باشد.

شرح کپنهاک از مکانیک کوانتوم اشاره بر این دارد که بعد از مدتی گربه به طور همزمان هم مرده‌است و هم زنده. هنوز وقتی به داخل جعبه نگاه می‌کنیم، گربه را می‌بینیم که یا زنده‌است یا مرده نه هر دوی این‌ها. این آزمایش آنچه را که او به عنوان مشکل از تفسیر کپنهاک از مکانیک کوانتومی اعمال شده به اشیاء روزمره را نشان می‌دهد، که تضاد با عقل سلیم است.

شرودینگرآزمایش ذهنی خود را به عنوان یک مقاله eprبعد از نویسنده‌های آن انشتین؛ پودولسکی؛ روزندر سال ۱۹۳۵ نامگذاری کرد. این مقاله طبیعت عجیب درگیری کوانتومی را برجسته کرد. که یکی از ویژگی‌های یک حالت کوانتومی است که ترکیبی از وضعیت دو سیستم است. (برای مثال دو ذره ریز) که یک بار با هم تعامل دارند و پس از آن از هم جدا می‌شوند و در حالت وضعیت قطعی نیستند.

تفسیر کپنهاک حاکی ازآن است که وضعیت دو سیستم دچار فروپاشی را به یک حالت مشخص زمانی که یکی از سیستم‌ها اندازه‌گیری شده‌است دراورد. شرودینگر و انشتین نامه‌هایی در بارهٔ مقاله رد و بدل کردند.

  • مبداءوانگیزه: برای توضیح بیشتر شرودینگر توضیح می‌دهد که چگونه یک شخص در اصل می‌تواند انطباق یک اتم به اتم‌های در مقیاس بزرگ را معکوس کند. او پیشنهاد می کندیک سنارید با یک گربه در جعبهٔ مهرو موم شده، مرگ و زندگی گربه بستگی به وضعیت ذرات درون اتمی دارد.

شما در کنار لئو تنها فیزیکدان امروزی هستید که می داند اگر فردی صادق باشد هیچ کس نمی‌تواند ورای فریضه حقیقت راببیند. بسیاری از آنها نمی دانندکه چه بازی خطرناکی با حقیقت می‌کنند. حقیقت بعنوان چیز مستقلی ازآنچه بطور عملی انجام می‌شود. توجیه آنها به وسیله سیستم اتم رادیواکتیوی+تقویت کننده+شارژ باروت+گربه داخل جعبه زده می شودبه نحوی که عملکرد-پی اس ای سیستم حاوی گربه زنده و از پا درآمده برروی بیت‌ها (ی کامپیوتری) است البته کسی شک ندارد که وجود یا عدم وجود گربه چیز مستقلی ازعمل مشاهده‌است بخاطر بسپارید که درنصب شرودینگر به هیچ نوع شارژ باروت اشاره نشد. که از شمارنده گیگر به عنوان تقویت کننده وسم هیدروکیانیک استفاده می‌کند. باروت در پیشنهاد اصلی انیشتین به شرودینگر ۱۵سال پیش از آن اشاره شده‌است و علی الظاهر انیشتین آن را به بحث موجود کشانده‌است.

  • تفسیرازمایش: از زمان شرودینگر تفاسیر دیگر مکانیزم کوانتومی پیشنهادشدهاند که جواب‌های متفاوتی به سوالات گربه شرودینگر در مورد مدت زمان موقعیت عالی و زمان برخورد آنها می‌دهد.
  • تفسیرکوپن هاگن: پرکاربردترین تفسیر مکانیک کوانتوم، تفسیر کوپن هاگن است. در این تفسیر توقف‌های سیستمی موقعیت عالی وضعیتها بوده و هنگام مشاهده شدن می‌تواند همان یادگیری باشد. این آزمایش حقیقتی را آشکار می‌سازد که ماهیت اندازه‌گیری یا مشاهده در این تفسیر به خوبی تعریف نشده‌است.

این تفسیرمی‌تواندای ن گونه بیان شودکه هنگامی که جعبه بسته‌است سیستم درموقعیت عالی وضعیت‌های مقابل است:"انرژی هسته‌ای تخریب شده/گربه مرده""انرژی هسته‌ای سالم/گربه زنده"وزمانی که جعبه بازاست ومشاهده روی می دهدتخریب عملکردموج رابرروی یک یادو وضعیت اعمال می‌کند. با این وجود یکی از دانشمندان برجسته در ارتباط با تفسیر کوپن هانگ، نیلس بورمی باشدکه تخریب برداشت شده از مشاهده کننده عملکرد موج راهرگزدرذهن نداشت به این نحوکه گربه شرودینگر هیچ معمایی در ذهن او ایجاد نکرد ممکن است گربه مدت هاقبل ازاینکه جعبه توسط مشاهده کننده اگاهی بازشود، مرده باشدویازنده باشد، تحلیل ازمایش حقیقی نشان دادکه خودمعیار (بعنوان مثال شمارشگرگیگربرای تخریب عملکردموجب کوانتوم قبل ازاینکه هرگونه مشاهده اگاهی ازاندازه گیری باشد، کفایت می‌کند. این دیدگاه که مشاهدات زمانی روی می دهدکه ذره‌ای از هسته به موج یاب برخورد کندمربوط به تئوری‌های تخریب ذهنی می‌شود. درمقابل راهکار چندین-دنیاروی دادن تخریب راانکارمی کند.

  • تفسیرچندین-دنیاوتاریخ ثابت: پارادوکس "گربه-شرودینگر" کوانتوم-مکانیکی مطابق باتفسیرچندین-دنیا. دراین این تفسیرهررویدادی یک شاخه می‌باشد.

گربه-بدون درنظرگرفتن این امرکه جعبه بازباشدیانه-هم زنده است وهم مرده ولی گربه‌های زنده ومرده شاخه‌های متفاوتی ازدنیامی باشندکه بطوربرابرحقیقت داردولی باهم دیگرنمی‌توانندتعامل داشته باشند. درسال۱۹۵۷هیوگ اورت تفسیر"چند-دنیایی مکانیسم کوانتوم"را ایجاد کرد که مشاهدات رابعنوان پروسه خاصی بطور جداگانه فرض نمی‌کند در این تفسیر هر دو وضعیت زنده و مرده گربه پس از بازشدن جعبه می‌باشد ولی از همدیگرمنفصل می‌باشند. بعبارت دیگر هنگامی که جعبه باز باشد، مشاهده کننده و گربه مرده در دید مشاهده کننده با یک گربه مرده تقسیم می‌شود و مشاهده کننده درون جعبه به گربه زنده می‌نگرد. ولی چون وضعیت مرده وزنده منفصل می‌باشد، هیچ ارتباط یا تعامل موثری بین انها وجود ندارد.

هنگام بازکردن جعبه، مشاهده کننده به گربه خیره می‌شود بنابراین"وضعیت مشاهده کننده"منطبق برزنده بودن یامرده بودن گربه تشکیل می‌شود هر وضعیت مشاهده کننده به نحوی باگربه متصل می‌شود و یا گره می‌خورد که"مشاهده وضعیت گربه"و"وضعیت گربه"باهم دیگرمنطبق است. انفصال کوانتومی نشان می‌دهد که نتایج مختلف هیچ تعاملی باهمدیگر ندارد. مکانیزم مشابه انفصال کوانتومی نیز برای تفسیر باتوجه به تاریخچه ثابت مهم است تنها"گربه مرده"یا"گربه زنده"می‌تواند جزئی از تاریخچه ثابت در این تفسیر باشد. راجرپنروس به این انتقادمی کند:"من امی دوارم که این مساله را روشن کنم که این مساله سوای رزو لوشن پارادوکس است چون چیزی درفرمالیسم مکانیزم کوانتوم وجود ندارد که نشان دهد وضعیت اگاهی ادراک همزمان گربه مرده وزنده را در کنار هم داشته باشد"

همچنین دیدگاه مهمی (بون لحاظ کردن چندین- جهان) این است که انفصال مکانیزمی است که چنین ادراک همزمانی راممنوع می کندیک نوع ازمایش گربه شرودینگرمعروف به خودکشی کوانتومی توسط کیهان شناس ماکس تاگمارک ارائه شداوازمایش گربه شرودینگرراازدیدگاه گربه بررسی می کندومی گوید که با استفاده ازاین راهکارفردمی‌تواندتفاوت بین تفسیرکوپن هاگن وچندین- دنیا رابفهمد. تفسیرکلی: درتفسیرکلی وضعیت‌های عالی چیزی نیستندولی زیر گروه ان کل بزرگترمی باشند بردار وضعیت در آزمایش‌های گربه تنها قابل اجرا نیست ولی تنها به ارقام جندین ازمایش گربه اماده شده مشابه مربوط است. اجزای این تعریف نشان می دهدکه این مساله پارادوکس گربه شرودینگر را به یک غیرمساله جزئی تبدیل می‌کند. این تفسیر ایده سیستم فیزیکی منفرد در مکانیزم‌های کوانتومی را کنار می‌گذارد و توصیف مکانیکی داردکه به هر نحو منطبق بر آن است.

  • تفسیرارتباطی:

تفسیرارتباطی هیچ گونه تفکیک اساسی بین ازمایش انسانی، گربه و تجهیزات ویابین سیستم جانداروغیرجاندارنمی بیند همه این‌ها سیستم کوانتومی می‌باشند که با قوانین مشابهی از تکامل عملکردموج تبعیت می کنندوهمه انه می‌تواندبه عنوان"مشاهده کننده"باشدولی تفسیر ارتباطی امکان مشاهدات مختلف را می‌دهد تا ازهمان رویدادها، باتوجه به اطلاعاتی که انها درباره سیستم دارند، دید متفاوتی داشته باشند.

گربه می‌تواندبه عنوان مشاهده کننده تجهیزات باشدو همچنین آزمایش کننده بعنوان مشاهده گر دیگری برای سیستم جعبه باشد.(گربه وتجهیزات) قبل از اینکه جعبه بازشود، گربه از روی طبیعت خود می‌تواند زنده باشد یا مرده باشد، که اطلاعاتی درباره تجهیزات دارد (اتم‌ها خراب شده اندیاسالم هستند) ولی ازمایش کننده اطلاعاتی درباره وضعیت محتوای جعبه ندارد. به این ترتیب دو مشاهده گربه طور همزمان دیدگاه مختلفی نسبت به آن وضعیت دارند. برای گربه عملکرد موج تجهیزات"تخریب"شده است هر دو مشاهده گراطلاعات مشترکی درباره انچه روی می‌دهد دارند در هر دو سیستم تخریب نتیجه معین و مشابه دارد.. و گربه می‌تواند مرده باشد یا زنده.

  • تئوری‌های تخریب ذهنی:

طبق تئوری‌های تخریب ذهنی موقعیت عالی همزمان (برخلاف مشاهده بیرونی) هنگامی که درگاه فیزیکی ذهنی (زمان، حجم، دما، غیرانعکاسی) باشد، تخریب می‌شود. بتابراین گربه، مدت‌ها قبل ازاینکه جعبه بازشود، انتظارمیرود دروضعیت معینی قرارگیرد. به این عمل"گربه خودش را مشاهده می‌کند"یا"محیط گربه را مشاهده می‌کند"گویند. تئوری‌های تخریب ذهنی نیازبه اصلاح مکازیزم‌های کوانتومی داردتاامکان ان را فراهم اوردتاموقعیت عالی باپروسه تکام لزمان تخریب شود.

  • برنامه هاوازمایش‌ها:

این ازمایش یک ازمایش کاملا تئوری است ودستگاه پیشنهاد شده محتمل بر وجوداست.(شایدساخته نشود) با این وجود آزمایشات موفق اصول مشابهی دارند. مثلاوضعیت عالی اشیا نسبتا بزرگ (بااستانداردهای فیزیک کوانتوم) ایجاد شده است.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

Wikipedia contributors, "Schrödinger's cat," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Schrödinger's_cat&oldid=197129545

13. ^ Schr%C%B6dingers Cat Now Made of Light 14. ^ C. Monroe, et. al. A “Schrodinger Cat” Superposition State of an Atom 15. ^ Physics World: Schrodinger's cat comes into view 16. ^ Scientific American: Macro-Weirdness: "Quantum Microphone" Puts Naked-Eye Object in 2 Places at Once: A new device tests the limits of Schrödinger's cat 17. ^ How to Create Quantum Superpositions of Living Things> 18. ^ Chown, Marcus (2007-11-22). "Has observing the universe hastened its end?". New Scientist. http://www.newscientist.com/channel/fundamentals/mg19626313.800-has-observing-the-universe-hastened-its-end.html. Retrieved 2007-11-25. 19. ^ Krauss, Lawrence M. ; James Dent (April 30, 2008). "Late Time Behavior of False Vacuum Decay: Possible Implications for Cosmology and Metastable Inflating States". Phys. Rev. Lett. (US: APS) 100 (17).

پیوند به بیرون[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ گربه شرودینگر موجود است.

پیوند به بیرون[ویرایش]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

Wikipedia contributors, "Schrödinger's cat," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Schrödinger's_cat&oldid=197129545

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ گربه شرودینگر موجود است.