Kvanttifysiikkaan omistautuneiden tiedemiesten joukossa yksi näkyvimmistä on Schrödinger kuuluisan kissaparadoksin ansiosta . Hänen koko nimensä oli Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, itävaltalainen fyysikko, joka syntyi Wienissä 12. elokuuta 1887. Hänelle myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto yhdessä Paul Diracin kanssa työstään aaltojen vaikutuksen, Schrödingerin yhtälön, parissa. Hänelle myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 1933, hänen uransa huipulla kvanttifyysikkona.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää elämäkerrasta ja Schrödingerin kissaparadoksista.
Schrödingerin elämäkerta
Hän oli fyysikko, joka loi kvanttifysiikan perustan ja tunnettiin hämmästyttävistä ajatuskokeistaan. Kaikki tämä sai alkunsa kirjeenvaihdosta Albert Einsteinin kanssa vuonna 1935. Hän sai tohtorin tutkinnon teoreettisessa fysiikassa Wienin yliopistosta vuonna 1910. Hän palveli ensimmäisessä maailmansodassa tykistöupseerina vuonna 1914.
Hän julkaisi useita artikkeleita Annals of Physics -lehdessä ominaisvektorien kvantisointiongelmasta. Kun hän kehitti edelleen ominaisvektoreilla varustettua yhtälöä, siitä tuli Schrödingerin yhtälö. Myöhemmin hän lähti Saksasta ja muutti Englantiin natsismin ja antisemitismin vuoksi . Oxfordin yliopistossa hän sai Nobel-palkinnon. Tätä tärkeää fysiikan saavutusta pidetään virstanpylväänä maailmankaikkeuden ymmärtämisen historiassa, erityisesti sen luomisen kontekstissa.
Myöhemmin, vuonna 1936, hän palasi Itävallaan työskentelemään Grazin yliopistoon.
Kvanttifysiikka ja edistykset
Kvanttimekaniikassa et voi tietää tarkalleen parametrin arvoa mittaamatta sitä ensin. Matemaattinen teoria kuvaa tilaa momentilla, nopeudella ja sijainnilla täydellä tarkkuudella. Aaltofunktio on kuitenkin parempi, jolla voidaan laskea todennäköisyys löytää hiukkanen tietystä pisteestä ja tiettynä ajankohtana. Siksi todennäköisyyden luonne kvanttimekaniikassa pystyi ennustamaan, että hiukkaset ovat myös aaltoja ja pisteitä eikä vain materiaaleja.
Schrödingerin sanoista löytyy tämä kappale, joka sanoo seuraavaa:
"Synnyin ympäristöön; en tiedä mistä tulen, minne olen menossa tai kuka olen. Tämä on minun tilanteeni, aivan kuten se on teidänkin, jokaisella teistä. Se, että jokainen ihminen on aina ollut tässä tilanteessa, ei opeta minulle mitään. Voimme vain havaita itsestämme alkuperämme ja kohtalomme polttaviin kysymyksiin liittyen ympäristön . Siksi pyrimme innokkaasti löytämään siitä kaiken, mitä voimme. Tätä tiede, tieto, on – tietoa, joka on koko ihmiskunnan henkisen pyrkimyksen todellinen lähde."
Yritämme selvittää, mitä voimme tilallisesta ja ajallisesta kontekstista, johon synnyimme ja asettumme. Ja tässä pyrkimyksessä löydämme iloa, pidämme sitä erittäin mielenkiintoisena. Tämä tie kvanttifysiikan ymmärtämiseen, kuten Schrödingerin tutki, on ollut perustavanlaatuinen maailmankaikkeuden luomisen ymmärtämisessä.
Schrödingerin kissa
Kaikista Schrödingerin tuomista tieteellisistä edistysaskeleista yksi on tullut erityisen kuuluisaksi ja on säilynyt tähän päivään asti: Schrödingerin kissa . Se on ylivoimaisesti suosituin paradoksi kvanttifysiikassa. Siitä on useita muunnelmia. Tutkitaanpa niitä: Erwin Schrödinger esitti sen vuonna 1935 ajatuskokeessa, joka havainnollistaa, kuinka hämmentävä kvanttimaailma voi olla.
Paradoksi alkaa kuvittelemalla kissa täysin läpinäkymättömän laatikon sisällä. Sen sisälle asennettiin mekanismi, joka yhdistää elektronidetektorin vasaraan. Vasaran alapuolelle asetetaan lasinen injektiopullo, jossa on annos myrkyllistä myrkkyä kissalle. Jos ilmaisin nostaa elektronin, se voi aktivoida mekanismin, joka saa vasaran putoamaan ja rikkomaan myrkytyspullon.
Seuraavaksi elektroni laukeaa, ja loogisesti ajatellen voi tapahtua useita asioita. Ensinnäkin ilmaisin saattaa poimia elektronin, mikä laukaisee mekanismin, joka saa vasaran putoamaan ja vapauttamaan myrkyn. Jos ilmaisin poimii edes yhden elektronin, se riittää aktivoimaan mekanismin. Tässä tapauksessa kissa hengittää myrkkyä ja kuolee. Kun avaamme laatikon tänään, löydämme kissan kuolleena.
Toinen mahdollinen mahdollisuus on, että elektroni taivuttaa toista polkua eikä ilmaisin tartu siihen. Tällä tavalla mekanismi tai sitä ei ole aktivoitu eikä pullo hajoa. Näin kissa on edelleen elossa. Tässä tapauksessa, kun avaat laatikon, tämä eläin näyttää terveeltä ja terveeltä.
Tähän mennessä kaikki vaikuttaa loogiselta. Loppujen lopuksi kyseessä on koe, jossa eläimen selviytymisen tai kuoleman todennäköisyys on 50 %. Kvanttifysiikka kuitenkin haastaa maalaisjärkemme. Schrödingerin kissaparadoksin seuraukset heijastavat kvanttifysiikan kohtaamia ongelmia pyrkiessään ymmärtämään maailmankaikkeutta.
Selitys paradoksille
Elektroni on sekä aalto että hiukkanen. Ymmärtääksemme tämän täysin meidän on tiedettävä, että elektroni sinkoutuu ulos kuin luoti, mutta samanaikaisesti myös kuin aalto. Se on samanlainen kuin aallot, jotka muodostuvat, kun heitämme kiven lätäkköön. Eli se voi kulkea eri reittejä samanaikaisesti. Ne eivät mene päällekkäin, vaan pikemminkin päällekkäin, aivan kuten aallot limittyisivät vesilätäkössä. Joten se kulkee kohti ilmaisinta, mutta samaan aikaan myös vastakkaista reittiä.
Jos elektroni havaitaan, kissa kuolee. Samaan aikaan sitä ei havaita ja se pysyy hengissä. Atomitasolla näemme, että molemmat todennäköisyydet esiintyvät samanaikaisesti, emmekä tiedä, kuoleeko eläin samaan aikaan. Molemmat tilat ovat yhtä todellisia ja todennäköisiä. Kun kuitenkin avaamme laatikon, näemme vain elossa tai kuolleen.
Jos molemmat todennäköisyydet ovat tosia ja todellisia, miksi näemme vain toisen? Selitys piilee siinä, että koe soveltaa kvanttifysiikan lakeja. Kissa ei kuitenkaan ole kvanttijärjestelmä. Tämä johtuu siitä, että kvanttifysiikka toimii subatomisella mittakaavalla ja vain tietyissä olosuhteissa. Toisin sanoen se pätee vain tietyille eristetyille hiukkasille . Mikä tahansa vuorovaikutus ympäristön kanssa tekee kvanttifysiikan lait soveltamattomiksi.
Monet hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, joten kvanttia ei voida soveltaa todelliseen ja suureen maailmaan, kuten tapahtuu tämän eläimen esimerkillä. Et myöskään voi soveltaa näitä lakeja kuumalla säällä. Kissa on kuuma aine, ja avaamalla laatikon tarkkailemaan tulosta olemme vuorovaikutuksessa ja saastuttavat testiä. Pelkkä havainnointi saastuttaa kokeen ja määrittelee todellisuuden muuhun verrattuna.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Schrödingeristä ja hänen hyödyntämistään.