פרדוקס: החתול של שרדינגר

[Giladben.zaken]

מי מבינכם מוכן להסביר לי את זה?

 

A cat is penned up in a steel chamber, along with the following diabolical device (which must be secured against direct interference by the cat): in a Geiger counter there is a tiny bit of radioactive substance, so small that perhaps in the course of one hour one of the atoms decays, but also, with equal probability, perhaps none; if it happens, the counter tube discharges and through a relay releases a hammer which shatters a small flask of hydrocyanic acid. If one has left this entire system to itself for an hour, one would say that the cat still lives if meanwhile no atom has decayed. The first atomic decay would have poisoned it. The Psi function for the entire system would express this by having in it the living and the dead cat (pardon the expression) mixed or smeared out in equal parts.

 

It is typical of these cases that an indeterminacy originally restricted to the atomic domain becomes transformed into macroscopic indeterminacy, which can then be resolved by direct observation. That prevents us from so naively accepting as valid a ``blurred model'' for representing reality. In itself it would not embody anything unclear or contradictory. There is a difference between a shaky or out-of-focus photograph and a snapshot of clouds and fog banks.

 

 

 

We know that superposition of possible outcomes must exist simultaneously at a microscopic level because we can observe interference effects from these. We know (at least most of us know) that the cat in the box is dead, alive or dying and not in a smeared out state between the alternatives. When and how does the model of many microscopic possibilities resolve itself into a particular macroscopic state? When and how does the fog bank of microscopic possibilities transform itself to the blurred picture we have of a definite macroscopic state. That is the measurement problem and Schrödinger's cat is a simple and elegant explanations of that problem.

[elad1299]

הקטע מתאר ניסוי בו מכניסים חתול לתוך מיכל סגור שאי אפשר לראות לתוכו, ובתוכו יש מנגנון מסויים שאמור לשפוך חומצה על החתול, במידה ומתרחשים תהליכים אטומיים(קשה קצת לתרגם לעברית) במהלך שעה אחת.

אנחנו(הצופים, מדענים וכו'), לא יודעים מה קורה בתוך הקופסה, אלא אם כן נפתח אותה.

בכל מקרה, אנסה לתאר לך את הפרדוקס עצמו, למרות שזה לא ממש פרדוקס.

"החתול של שרדינגר" בא להראות שאנחנו - המדענים, לא יכולים לדעת תוצאות ניסוי מסויים מבלי לשנות את תוצאותיו בצורה כזאת או אחרת תוך כדי שליטה/צפיה בו.

מעשינו - בני האדם, משפיעים על העולם, ברמות מיקרוסקופיות וגרנדיוזיות.

הניסוי הנ"ל, בעצם מעלה שאלה פילוסופית קשה שעולם המדע מתחבט בה עד היום ויתחבט בה עוד שנים רבות - האם אנחנו יכולים לדעת תוצאות ניסוי מסויים מבלי לשנות את תוצאותיו? התשובה - לא ברורה, ויותר מזה - לא ידועה.

יכול להיות שבעצם זה שאתה פותח את התיבה אתה בעצם הורג את החתול, כי גרמת לאיזה ריאקציה אטומית שתשחרר את החומצה.

בעצם מה שהם אומרים כאן זה ש-"יכול להיות שהחתול מת אחרי שעה, מכיוון שההסתברות אומרת שסבירה מאוד ריאקציה אטומית בתוך המיכל בתוך שעה".

שים לב, שכל הניסוי הזה מסתמך על הסתברויות ולא על עובדות מציאותיות....

זה היה ככה על קצה המזלג... אחת השאלות היותר מסובכות של המדע, בין היתר לשאלת קיומו של אלוהים בהקשר לפרקטלים, שאלות קשות בנושאים כמו אור וגלים שאיננו יכולים לענות עליהן, שאלות קשות בנושאי גרביטציה, ועוד הרבה הרבה.

ככל שהמדע מתקדם עם הזמן כך קטן הידע שלנו וגדלות השאלות, "החתול של שרדינגר" בא לשאול אם אנחנו לא גורמים בעקיפין לתוצאות ניסוי מסויימות בעצם כך שאנחנו צופים בו(בניסוי)/מודדים אותו וכו'...

גדולים ממני מוזמנים לתקן אותי...

 

אלעד

[Blue Jay]

די סיכמת את זה...

 

למרות שאני יכולה להתווכח עם שרדינגר בנוגע לתאוריה שלו, סיכמת את דעתו בצורה די יפה.

[נמרוד רחמימוב]

הפרדוקס בא להסביר באופן מוחשי את ההבדל בין פיסיקה תיאורטית ומעשית.

 

באופן תיאורטי אפשר לחשב את ההסתברות של החתול למות/לגסוס/לחיות במהלך תקופת המבחן, ועקרונית הוא יכול להיות בכל אחד מהמצבים הנ"ל בכל רגע נתון.

באופן מעשי, הוא יהיה רק באחד מהמצבים הללו, ורק אם נפתח את הקופסא נדע באיזה מהם.

 

מאחר ושרדינגר תיאר את את הפרדוקס בשנות השלושים של המאה העשרים, בהן זה היה סביר לעשות דברים כאלה לחתולים (וליהודים), התיאור נחשב כדרך שנונה להסביר בפשטות ענין מורכב.

 

נמרוד

[בנצי]

תגידו לשרדינגר הזה שאם אני תופס אותו אני שם אותו במיכל עם חומצה בלי הרבה אופציות.

[Blue Jay]

בנץ - אם היו עושים את זה לעכברוש - היית אומר את אותו הדבר?

 

וג'וק?

 

ותולעת?

 

אל תתחסד

[ishpuz]

אתם מפספסים את הנקודה הכי מדהימה בפרדוקס הזה -

עד שפותחים את התיבה החתול לא חי ולא מת, או גם חי וגם מת בעת ובעונה אחת. הקיום שלו הוא הסתברותי.

הפרדוקס הזה מראה כמה העולם הקוואנטי שונה מהעולם הנצפה.

פיזיקה קוואנטית זה היה כמו פטיש בראש. פתאום קולטים שלדבר בסיסי כמו אטום אין קיום ממשי במרחב כמו שאנחנו מכירים מהעולם שסביבנו. הוא קיים כעננה הסתברותית סביב נקודה במרחב. לפי התיאוריה ככל שעולים בגודל העצם הנמדד, הפיזור ההסתברותי במרחב הולך וקטן כך שלעצם בגודל של פיז'ו 106 יש הסתברות שואפת לאינסוף לקיום במיקום אחד ולכן לא ניתן להפריך בבית משפט דו"ח מהירות בהתבסס על חוסר היכולת למדוד את מיקומו האבסולוטי. קל וחומר לגבי רכב גדול יותר כמו ב.מ.וו 635.

ומה שיפה זה שהתיאוריה הוכחה. אם מציבים אלקטרון בתוך "בור" פוטנציאלים, הוא יכול להופיע מחוץ לבור למרות שאין לו את האנרגיה הדרושה לצאת ממנו. הוא פשוט "מתממש" מחוץ לו.

 

בקיצור - כל הפיזיקאים התיאורטיים על סמים.

[elad1299]

אישפוזון, אני חייב לציין שהידע שלך רק מפתיע אותי יותר ויותר בפיזיקה.

עברת איזה שהוא תואר אקדמי בנושא אני מניח(אחרי כל הבבל"ת על גשם מטאורים ופיזיקה קוונטית)?

[מקלארן F1]

יוליה, את לומדת סינית.

 

תסבירי לי בה"פ מה הם אומרים כאן!

 

מצטער- אני כימיה 5 יחידות, לא פיזיקה.

[איציק ט]

בואנה השרדינגר הזה היה סדיסט אמיתי אה...

 

זה אומנם ניסוי מחשבתי שבא להמחיש את חוסר השלמות של מכניקת הקוונטים במעבר ממערכות תת אטומיות למערכות מקרוסקופיות , אבל עצם המחשבה על חתול וגז....לא היה לו משהו יותר סימפטי בראש החולני שלו

 

הנה הסבר של חכמי חז"ל על הניסוי המחשבתי (הייזנברג בוהר ושות' )

 

In the Copenhagen interpretation, a system stops being a superposition of states and becomes either one or the other when an observation takes place. This experiment makes apparent the fact that the nature of measurement, or observation, is not well defined in this interpretation. Some interpret the experiment to mean that while the box is closed, the system simultaneously exists in a superposition of the states "decayed nucleus/dead cat" and "undecayed nucleus/living cat", and that only when the box is opened and an observation performed does the wave function collapse into one of the two states. More intuitively, some feel that the "observation" is taken when a particle from the nucleus hits the detector; however (and this is a key point of the thought experiment), there isn't any rule within the Copenhagen interpretation that says one way or the other, and this interpretation of quantum mechanics is incomplete without such rules and explanations for how such rules come to exist. A precise rule is that probability enters at the point where the classical approximation is first used.

 

That said, we can use the following rule of thumb: we do not see quantum effects in macroscopic systems (except in superfluids); thus if we impose a macroscopic wavefunction on a quantum state, we know observationally that we will destroy the superposition. While it is not entirely clear what qualifies something as "macroscopic", a cat is clearly macroscopic. Thus, the Copenhagen interpretation does not predict that the cat exists in a superimposed state of living and dead until someone opens the box.

[yoelbe]

יש פה אחד משכיל שיסביר לעזאזל מה הבעיה בחתול? מה הקטע של ההסתברות? זה שאנחנו לא יודעים את מצבו, למה זה כל כך משנה? רק את זה אנחנו לא יודעים...?

[איציק ט]

החתול הוא דוגמא לגוף מקרוסקופי , שחוקי מכניקת הקוונטים לא יכולים לחול עליו כי הוא לא יכול להיות במצב ביניים של בין חיים למוות

 

 

בקשר לחלקיקים תת אטומיים , יש להם הסתברות מסויימת לקיום במרחב , הם לא נמצאים בנקודה פיסית אחת , יש להם תנועה אורביטלית במרחב מסוים , והסיכוי שימצאו בנקודה מסוימת בזמן מסוים נקבע בצורה הסתברותית , ככה בעצם אפשר להסביר את תאוריית היקומים המקבילים

[Olechko]

יש לי הרגשה שהת'רד נועד לגרש את כל חסרי הבגרות בפורום (כולל עבדיכם הנאמן כאן) מכאן...

 

[פליקס]

לא נורא, עוד סמסטר גם אני אבין את כל מה שכתוב כאן.

 

פליקס

[Blue Jay]

למה עוד סמסטר? הנה עכשיו - תתחיל לקרוא!

 

ואני זו שעושה תואר בסטטיסטיקה...