แมวฟิสิกส์ควอนตัม John Gribbin - ตามหาแมวของSchrödinger ฟิสิกส์ควอนตัมและความเป็นจริง ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์: คำอธิบาย


คุณคงเคยได้ยินมาหลายครั้งแล้วว่ามีปรากฏการณ์เช่นนี้ เช่น “แมวของชโรดิงเงอร์” แต่ถ้าคุณไม่ใช่นักฟิสิกส์ เป็นไปได้มากว่าคุณมีเพียงความคิดที่คลุมเครือว่านี่คือแมวชนิดใดและเหตุใดจึงจำเป็น

« แมวของชโรดิงเจอร์“ - นี่คือชื่อของการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงของนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชื่อดังชาวออสเตรีย Erwin Schrödinger ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลด้วย ด้วยความช่วยเหลือของการทดลองสมมตินี้ นักวิทยาศาสตร์ต้องการแสดงให้เห็นถึงความไม่สมบูรณ์ของกลศาสตร์ควอนตัมในการเปลี่ยนจากระบบย่อยอะตอมเป็นระบบมหภาค

บทความนี้เป็นความพยายามที่จะอธิบายด้วยคำพูดง่ายๆ ถึงแก่นแท้ของทฤษฎีของชโรดิงเงอร์เกี่ยวกับกลศาสตร์แมวและควอนตัม เพื่อให้บุคคลที่ไม่มีการศึกษาด้านเทคนิคระดับสูงสามารถเข้าถึงได้ บทความนี้จะนำเสนอการตีความการทดลองต่างๆ รวมถึงการตีความจากละครโทรทัศน์เรื่อง "ทฤษฎีบิ๊กแบง"

คำอธิบายของการทดลอง

บทความต้นฉบับของเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ตีพิมพ์ในปี 1935 ในนั้น การทดลองได้อธิบายไว้โดยใช้หรือแม้กระทั่งการแสดงตัวตน:

คุณยังสามารถสร้างเคสที่มีการล้อเลียนได้ค่อนข้างมาก ปล่อยให้แมวบางตัวถูกขังอยู่ในห้องเหล็กด้วยเครื่องจักรที่ชั่วร้ายดังต่อไปนี้ (ซึ่งควรจะคำนึงถึงการแทรกแซงของแมว): ภายในเครื่องนับไกเกอร์จะมีสารกัมมันตภาพรังสีจำนวนเล็กน้อย ซึ่งมีขนาดเล็กมากจนมีเพียงอะตอมเดียวเท่านั้นที่จะสลายตัวในหนึ่งชั่วโมง แต่ด้วยความน่าจะเป็นเดียวกันนั้นไม่อาจสลายตัวได้ หากสิ่งนี้เกิดขึ้น ท่ออ่านจะถูกปล่อยออกมาและรีเลย์ถูกเปิดใช้งาน โดยปล่อยค้อนซึ่งจะทำให้ขวดแตกด้วยกรดไฮโดรไซยานิก

ถ้าเราปล่อยให้ระบบทั้งหมดนี้อยู่กับตัวเองเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง เราก็สามารถพูดได้ว่าแมวจะมีชีวิตอยู่หลังจากเวลานี้ ตราบใดที่อะตอมไม่สลายตัว การสลายตัวของอะตอมครั้งแรกจะทำให้แมวเป็นพิษ ฟังก์ชัน psi ของระบบโดยรวมจะแสดงสิ่งนี้โดยการผสมหรือทาสิ่งมีชีวิตและแมวที่ตายแล้ว (ขออภัยในการแสดงออก) ในส่วนเท่า ๆ กัน สิ่งที่เป็นเรื่องปกติในกรณีเช่นนี้คือความไม่แน่นอนที่แต่เดิมจำกัดอยู่แค่ในโลกอะตอมนั้นถูกแปลงเป็นความไม่แน่นอนในระดับมหภาค ซึ่งสามารถกำจัดได้ด้วยการสังเกตโดยตรง สิ่งนี้ป้องกันไม่ให้เรายอมรับ "แบบจำลองเบลอ" อย่างไร้เดียงสาว่าสะท้อนความเป็นจริง สิ่งนี้ไม่ได้หมายถึงสิ่งใดที่ไม่ชัดเจนหรือขัดแย้งกัน มีความแตกต่างระหว่างภาพถ่ายที่เบลอหรือไม่อยู่ในโฟกัสกับภาพถ่ายเมฆหรือหมอก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง:

  1. มีกล่องและมีแมว กล่องบรรจุกลไกที่ประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมกัมมันตภาพรังสีและภาชนะบรรจุก๊าซพิษ เลือกพารามิเตอร์การทดลองเพื่อให้ความน่าจะเป็นของการสลายตัวของนิวเคลียร์ใน 1 ชั่วโมงคือ 50% ถ้านิวเคลียสสลายตัว ถังก๊าซจะเปิดออกและแมวก็ตาย ถ้านิวเคลียสไม่สลายไป แมวก็จะยังมีชีวิตอยู่และสบายดี
  2. เราปิดแมวในกล่องรอหนึ่งชั่วโมงแล้วถามคำถามว่าแมวยังมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว?
  3. กลศาสตร์ควอนตัมดูเหมือนจะบอกเราว่านิวเคลียสของอะตอม (และแมว) อยู่ในสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมดพร้อมกัน (ดูการซ้อนทับของควอนตัม) ก่อนที่เราจะเปิดกล่องระบบ cat-core จะอยู่ในสถานะ “นิวเคลียสเสื่อม แมวตาย” ความน่าจะเป็น 50% และในสถานะ “นิวเคลียสยังไม่สลาย แมวยังมีชีวิตอยู่” โดยมี ความน่าจะเป็น 50% ปรากฎว่าแมวที่นั่งอยู่ในกล่องมีทั้งเป็นและตายไปพร้อมๆ กัน
  4. ตามการตีความแบบโคเปนเฮเกนสมัยใหม่ แมวยังมีชีวิตอยู่หรือตายโดยไม่มีสภาวะกลางใดๆ และการเลือกสถานะการสลายตัวของนิวเคลียสนั้นไม่ได้เกิดขึ้นในขณะที่เปิดกล่อง แต่ถึงแม้เมื่อนิวเคลียสเข้าไปในเครื่องตรวจจับก็ตาม เนื่องจากการลดการทำงานของคลื่นของระบบ "cat-detector-nucleus" ไม่เกี่ยวข้องกับมนุษย์สังเกตการณ์กล่อง แต่สัมพันธ์กับเครื่องตรวจจับ-สังเกตการณ์ของนิวเคลียส

อธิบายด้วยคำพูดง่ายๆ

ตามกลศาสตร์ควอนตัม หากไม่ได้สังเกตนิวเคลียสของอะตอม สถานะของมันถูกอธิบายโดยส่วนผสมของสองสถานะ - นิวเคลียสที่เน่าเปื่อยและนิวเคลียสที่ไม่เน่าเปื่อย ดังนั้นแมวจึงนั่งอยู่ในกล่องและแสดงตัวตนของนิวเคลียสของอะตอม มีทั้งเป็นและตายไปพร้อมๆ กัน หากเปิดกล่อง ผู้ทดลองจะมองเห็นสถานะเฉพาะเพียงสถานะเดียวเท่านั้น ได้แก่ "นิวเคลียสเน่าเปื่อย แมวตายแล้ว" หรือ "นิวเคลียสยังไม่เน่าเปื่อย แมวยังมีชีวิตอยู่"

สาระสำคัญในภาษามนุษย์: การทดลองของชเรอดิงเงอร์แสดงให้เห็นว่าจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัม แมวมีทั้งเป็นและตาย ซึ่งไม่สามารถเป็นได้ ดังนั้นกลศาสตร์ควอนตัมจึงมีข้อบกพร่องที่สำคัญ

คำถามคือ เมื่อใดที่ระบบจะยุติความเป็นส่วนผสมของสองสถานะและเลือกสถานะใดสถานะหนึ่งโดยเฉพาะ วัตถุประสงค์ของการทดลองคือเพื่อแสดงให้เห็นว่ากลศาสตร์ควอนตัมไม่สมบูรณ์หากไม่มีกฎเกณฑ์บางประการที่ระบุภายใต้เงื่อนไขใดที่ฟังก์ชันคลื่นพังทลาย และแมวอาจตายหรือยังมีชีวิตอยู่ แต่สิ้นสุดการเป็นส่วนผสมของทั้งสองอย่าง เนื่องจากเป็นที่ชัดเจนว่าแมวจะต้องมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว (ไม่มีสภาวะใดที่อยู่ระหว่างความเป็นและความตาย) สิ่งนี้จะคล้ายกับนิวเคลียสของอะตอม จะต้องเน่าเปื่อยหรือไม่เน่าเปื่อย (วิกิพีเดีย)

วิดีโอจากทฤษฎีบิ๊กแบง

การตีความการทดลองทางความคิดของชโรดิงเงอร์เมื่อเร็วๆ นี้อีกเรื่องหนึ่งคือเรื่องราวที่เชลดอน คูเปอร์ ตัวละครในทฤษฎีบิ๊กแบงเล่าให้เพนนี เพื่อนบ้านที่มีการศึกษาน้อยฟังฟัง ประเด็นสำคัญของเรื่องราวของเชลดอนก็คือแนวคิดเรื่องแมวของชโรดิงเงอร์สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับความสัมพันธ์ของมนุษย์ได้ เพื่อที่จะทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างชายและหญิง ความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาเป็นแบบไหน ดีหรือไม่ดี คุณเพียงแค่ต้องเปิดกล่อง ถึงตอนนั้นความสัมพันธ์มีทั้งดีและไม่ดี

ด้านล่างนี้เป็นคลิปวิดีโอของการแลกเปลี่ยนทฤษฎีบิ๊กแบงระหว่างเชลดอนและพีเนีย

แมวยังมีชีวิตอยู่จากการทดลองหรือไม่?

สำหรับผู้ที่ไม่ได้อ่านบทความอย่างละเอียด แต่ยังกังวลเรื่องแมวอยู่ ข่าวดี: ตามข้อมูลของเรา ไม่ต้องกังวล อันเป็นผลมาจากการทดลองทางความคิดของนักฟิสิกส์ชาวออสเตรียผู้บ้าคลั่ง

ไม่มีแมวตัวใดได้รับบาดเจ็บ

มีคุณภาพ "รอง" ชนิดหนึ่ง ตัวเขาเองแทบจะไม่ได้จัดการกับปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงเลย ประเภทงานที่เขาชื่นชอบคือการตอบสนองต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของผู้อื่น การพัฒนางานนี้ หรือการวิจารณ์งานนี้ แม้ว่าชโรดิงเงอร์เองก็เป็นนักปัจเจกนิยมโดยธรรมชาติ แต่เขาต้องการความคิดจากคนอื่นอยู่เสมอ เพื่อรับการสนับสนุนในการทำงานต่อไป แม้จะมีแนวทางที่แปลกประหลาดนี้ Schrödinger ก็สามารถค้นพบสิ่งต่างๆ มากมายได้

ข้อมูลชีวประวัติ

ปัจจุบัน ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์เป็นที่รู้จักไม่เฉพาะกับนักศึกษาภาควิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์เท่านั้น จะเป็นที่สนใจของทุกคนที่สนใจวิทยาศาสตร์สมัยนิยม ทฤษฎีนี้สร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชื่อดัง E. Schrödinger ซึ่งลงไปในประวัติศาสตร์ในฐานะหนึ่งในผู้สร้างกลศาสตร์ควอนตัม นักวิทยาศาสตร์เกิดเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2430 ในครอบครัวเจ้าของโรงงานผ้าน้ำมัน นักวิทยาศาสตร์ในอนาคตซึ่งโด่งดังไปทั่วโลกในเรื่องปริศนาของเขาชอบพฤกษศาสตร์และการวาดภาพตั้งแต่ยังเป็นเด็ก ที่ปรึกษาคนแรกของเขาคือพ่อของเขา ในปี 1906 Schrödinger เริ่มศึกษาที่มหาวิทยาลัยเวียนนา ซึ่งในระหว่างนั้นเขาเริ่มชื่นชมฟิสิกส์ เมื่อสงครามโลกครั้งที่หนึ่งมาถึง นักวิทยาศาสตร์ไปรับราชการเป็นทหารปืนใหญ่ ในเวลาว่าง เขาศึกษาทฤษฎีของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

เมื่อถึงต้นปี 1927 สถานการณ์อันน่าตกใจได้พัฒนาไปในทางวิทยาศาสตร์ E. Schrödingerเชื่อว่าพื้นฐานของทฤษฎีกระบวนการควอนตัมควรเป็นแนวคิดเรื่องความต่อเนื่องของคลื่น ในทางกลับกันไฮเซนเบิร์กเชื่อว่ารากฐานสำหรับสาขาความรู้นี้ควรเป็นแนวคิดเรื่องความไม่ต่อเนื่องของคลื่นตลอดจนแนวคิดเรื่องการก้าวกระโดดของควอนตัม Niels Bohr ไม่ยอมรับตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

ชโรดิงเงอร์ได้รับรางวัลโนเบลจากการสร้างสรรค์แนวคิดกลศาสตร์คลื่นในปี พ.ศ. 2476 อย่างไรก็ตาม เมื่อนำขึ้นมาตามประเพณีของฟิสิกส์คลาสสิก นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถคิดในหมวดหมู่อื่นได้ และไม่ได้ถือว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาขาความรู้ที่เต็มเปี่ยม เขาไม่พอใจกับพฤติกรรมสองประการของอนุภาค และเขาพยายามลดพฤติกรรมนี้ให้เหลือเพียงพฤติกรรมของคลื่นเท่านั้น ในการสนทนาของเขากับ N. Bohr ชโรดิงเงอร์กล่าวไว้ดังนี้: "หากเราวางแผนที่จะรักษาการก้าวกระโดดของควอนตัมทางวิทยาศาสตร์ไว้ ฉันมักจะเสียใจที่เชื่อมโยงชีวิตของฉันกับฟิสิกส์ปรมาณู"

ผลงานต่อไปของนักวิจัย

ยิ่งไปกว่านั้น Schrödinger ไม่เพียงแต่เป็นหนึ่งในผู้สร้างกลศาสตร์ควอนตัมสมัยใหม่เท่านั้น เขาเองที่เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่แนะนำคำว่า "วัตถุประสงค์ของคำอธิบาย" มาใช้ทางวิทยาศาสตร์ นี่คือความสามารถของทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ในการอธิบายความเป็นจริงโดยไม่ต้องมีผู้สังเกตการณ์มีส่วนร่วม การวิจัยเพิ่มเติมของเขามุ่งเน้นไปที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพ กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ และไฟฟ้าพลศาสตร์ที่เกิดแบบไม่เชิงเส้น นักวิทยาศาสตร์ยังได้พยายามหลายครั้งเพื่อสร้างทฤษฎีสนามแบบครบวงจร นอกจากนี้ อี. ชโรดิงเงอร์ยังพูดได้หกภาษา

ปริศนาที่มีชื่อเสียงที่สุด

ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์ซึ่งมีแมวตัวเดียวกันปรากฏขึ้นนั้น เกิดขึ้นจากการวิพากษ์วิจารณ์ของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัม หลักสมมุติฐานข้อหนึ่งระบุว่าในขณะที่ระบบไม่ได้ถูกสังเกต ระบบจะอยู่ในสถานะซ้อนทับ กล่าวคือในสองรัฐขึ้นไปที่ไม่รวมการมีอยู่ของกันและกัน สถานะของการซ้อนในวิทยาศาสตร์มีคำจำกัดความดังต่อไปนี้: นี่คือความสามารถของควอนตัมซึ่งอาจเป็นอิเล็กตรอน โฟตอน หรือตัวอย่างเช่น นิวเคลียสของอะตอม ที่จะอยู่ในสองสถานะหรือแม้แต่สองจุดพร้อมกัน ในอวกาศในช่วงเวลาที่ไม่มีใครสังเกตเห็นมัน

วัตถุในโลกต่างๆ

เป็นเรื่องยากมากสำหรับคนธรรมดาที่จะเข้าใจคำจำกัดความดังกล่าว ท้ายที่สุดแล้ว วัตถุทุกชิ้นในโลกวัตถุสามารถอยู่ที่จุดหนึ่งในอวกาศหรืออีกจุดหนึ่งได้ ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้ ผู้สังเกตการณ์หยิบกล่องสองกล่องแล้วใส่ลูกเทนนิสไว้ในกล่องหนึ่ง จะชัดเจนว่าอยู่ในกล่องเดียวไม่ใช่ในอีกกล่อง แต่ถ้าคุณใส่อิเล็กตรอนลงในภาชนะใดภาชนะหนึ่งข้อความต่อไปนี้จะเป็นจริง: อนุภาคนี้อยู่พร้อมกันในสองกล่องไม่ว่ามันจะดูขัดแย้งกันแค่ไหนก็ตาม ในทำนองเดียวกัน อิเล็กตรอนในอะตอมไม่ได้อยู่ที่จุดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในคราวเดียวหรืออย่างอื่น มันหมุนรอบแกนกลางซึ่งอยู่ที่ทุกจุดของวงโคจรพร้อมกัน ในทางวิทยาศาสตร์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “เมฆอิเล็กตรอน”

นักวิทยาศาสตร์ต้องการพิสูจน์อะไร?

ดังนั้นพฤติกรรมของวัตถุขนาดเล็กและขนาดใหญ่จึงถูกนำไปใช้ตามกฎที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ในโลกควอนตัมมีกฎอยู่บ้าง แต่ในโลกมาโครนั้นมีกฎที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม ไม่มีแนวคิดที่จะอธิบายการเปลี่ยนแปลงจากโลกของวัตถุวัตถุที่ผู้คนคุ้นเคยไปสู่โลกใบเล็ก ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นถึงความไม่เพียงพอของการวิจัยในสาขาฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์ต้องการแสดงให้เห็นว่ามีวิทยาศาสตร์ที่มีเป้าหมายในการอธิบายวัตถุขนาดเล็ก และมีสาขาความรู้ที่ศึกษาวัตถุธรรมดา ต้องขอบคุณผลงานของนักวิทยาศาสตร์เป็นส่วนใหญ่ ฟิสิกส์ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน: ควอนตัมและคลาสสิก

ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์: คำอธิบาย

นักวิทยาศาสตร์บรรยายถึงการทดลองทางความคิดอันโด่งดังของเขาในปี 1935 ในการดำเนินการ Schrödinger อาศัยหลักการของการซ้อนทับ ชโรดิงเงอร์เน้นว่าตราบใดที่เราไม่ได้สังเกตโฟตอน มันก็อาจเป็นได้ทั้งอนุภาคหรือคลื่น ทั้งสีแดงและสีเขียว ทั้งกลมและสี่เหลี่ยม หลักการของความไม่แน่นอนนี้ ซึ่งตามมาจากแนวคิดเรื่องทวินิยมควอนตัมโดยตรง ถูกใช้โดยชโรดิงเงอร์ในปริศนาอันโด่งดังเกี่ยวกับแมว ความหมายของการทดลองโดยย่อมีดังนี้:

  • วางแมวไว้ในกล่องปิดรวมทั้งภาชนะที่บรรจุกรดไฮโดรไซยานิกและสารกัมมันตภาพรังสี
  • นิวเคลียสสามารถสลายตัวได้ภายในหนึ่งชั่วโมง ความน่าจะเป็นของสิ่งนี้คือ 50%
  • หากนิวเคลียสของอะตอมสลายตัว นิวเคลียสจะถูกบันทึกโดยเครื่องนับไกเกอร์ กลไกจะทำงานและกล่องยาพิษก็จะพัง แมวจะตาย..
  • หากไม่มีความเน่าเปื่อย แมวของชโรดิงเงอร์ก็จะมีชีวิตอยู่

ตามทฤษฎีนี้ จนกระทั่งแมวถูกสังเกต มันก็อยู่ในสองสถานะพร้อมกัน (ตายและมีชีวิต) เช่นเดียวกับนิวเคลียสของอะตอม (สลายตัวหรือไม่สลายตัว) แน่นอนว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ตามกฎของโลกควอนตัมเท่านั้น ในจักรวาลมหภาค แมวไม่สามารถเป็นทั้งชีวิตและตายในเวลาเดียวกันได้

Paradox ของผู้สังเกตการณ์

เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของทฤษฎีของชโรดิงเงอร์ จำเป็นต้องเข้าใจความขัดแย้งของผู้สังเกตการณ์ด้วย ความหมายของมันคือวัตถุของโลกใบเล็กสามารถอยู่ในสองสถานะพร้อมกันได้เฉพาะเมื่อไม่ได้สังเกตเท่านั้น ตัวอย่างเช่น สิ่งที่เรียกว่า “การทดลอง 2 กรีดและผู้สังเกตการณ์” เป็นที่รู้จักในทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์เล็งลำแสงอิเล็กตรอนไปบนแผ่นทึบแสงซึ่งมีรอยกรีดแนวตั้งสองช่อง บนหน้าจอด้านหลังจาน อิเล็กตรอนวาดลวดลายคลื่น กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขาทิ้งแถบขาวดำไว้ เมื่อนักวิจัยต้องการสังเกตว่าอิเล็กตรอนบินผ่านรอยแยกได้อย่างไร อนุภาคจะแสดงแถบแนวตั้งเพียงสองแถบบนหน้าจอ พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาค ไม่เหมือนคลื่น

คำอธิบายโคเปนเฮเกน

คำอธิบายสมัยใหม่เกี่ยวกับทฤษฎีของชโรดิงเงอร์เรียกว่าโคเปนเฮเกน จากความขัดแย้งของผู้สังเกต ดูเหมือนว่า: ตราบใดที่ไม่มีใครสังเกตเห็นนิวเคลียสของอะตอมในระบบ มันก็จะอยู่ในสองสถานะพร้อมกัน - สลายตัวและไม่สลายตัว อย่างไรก็ตาม ข้อความที่ว่าแมวเป็นและตายในเวลาเดียวกันนั้นถือเป็นความผิดพลาดอย่างยิ่ง ท้ายที่สุดแล้ว ในจักรวาลมหภาคนั้น ไม่เคยมีการสังเกตปรากฏการณ์เดียวกันนี้เหมือนกับในพิภพเล็ก ๆ

ดังนั้นเราจึงไม่ได้พูดถึงระบบ "cat-nucleus" แต่เกี่ยวกับความจริงที่ว่าตัวนับไกเกอร์และนิวเคลียสของอะตอมนั้นเชื่อมโยงถึงกัน เคอร์เนลสามารถเลือกสถานะใดสถานะหนึ่งในขณะที่ทำการวัด อย่างไรก็ตาม ตัวเลือกนี้จะไม่เกิดขึ้นในขณะที่ผู้ทดลองเปิดกล่องพร้อมกับแมวของชโรดิงเงอร์ อันที่จริงการเปิดกล่องเกิดขึ้นในจักรวาลมหภาค กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในระบบที่อยู่ห่างไกลจากโลกอะตอมมาก ดังนั้น นิวเคลียสจึงเลือกสถานะได้อย่างแม่นยำในขณะที่มันกระทบกับเครื่องนับถอยหลังไกเกอร์ ดังนั้น เออร์วิน ชโรดิงเงอร์จึงไม่ได้อธิบายระบบนี้อย่างครบถ้วนเพียงพอในการทดลองทางความคิดของเขา

ข้อสรุปทั่วไป

ดังนั้นจึงไม่ถูกต้องทั้งหมดที่จะเชื่อมโยงระบบมหภาคกับโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในจักรวาลมหภาค กฎควอนตัมสูญเสียพลังไป นิวเคลียสของอะตอมสามารถอยู่ในสองสถานะพร้อมกันได้เฉพาะในพิภพเล็ก ๆ เท่านั้น สิ่งเดียวกันนี้ไม่สามารถพูดเกี่ยวกับแมวได้เนื่องจากมันเป็นวัตถุของจักรวาลมหภาค ดังนั้นเพียงแวบแรกดูเหมือนว่าแมวจะผ่านจากการซ้อนทับไปยังสถานะใดสถานะหนึ่งในขณะที่เปิดกล่อง ในความเป็นจริงชะตากรรมของมันถูกกำหนดในขณะที่นิวเคลียสของอะตอมมีปฏิกิริยากับเครื่องตรวจจับ สรุปได้ดังนี้ สถานะของระบบในปริศนาของเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ไม่เกี่ยวข้องกับบุคคลนั้นเลย มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับผู้ทดลอง แต่ขึ้นอยู่กับเครื่องตรวจจับ - วัตถุที่ "สังเกต" นิวเคลียส

ความต่อเนื่องของแนวคิด

ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์อธิบายไว้ด้วยคำง่ายๆ ดังต่อไปนี้: แม้ว่าผู้สังเกตการณ์ไม่ได้กำลังดูระบบ แต่ก็สามารถอยู่ในสองสถานะพร้อมกันได้ อย่างไรก็ตาม ยูจีน วิกเนอร์ นักวิทยาศาสตร์อีกคน ก้าวไปไกลกว่านั้นและตัดสินใจนำแนวคิดของชโรดิงเงอร์ไปสู่จุดที่ไร้สาระโดยสิ้นเชิง “ขอโทษนะ!” วิกเนอร์พูด “จะเป็นอย่างไรถ้าเพื่อนร่วมงานของเขายืนอยู่ข้างผู้ทดลองที่กำลังเฝ้าดูแมวอยู่” พันธมิตรไม่ทราบว่าผู้ทดลองเห็นอะไรในขณะที่เขาเปิดกล่องพร้อมกับแมว แมวของชโรดิงเงอร์โผล่ออกมาจากการซ้อนทับ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่สำหรับผู้สังเกตการณ์คนอื่นๆ เฉพาะช่วงเวลาที่ชะตากรรมของแมวรู้กันในที่สุดสัตว์นั้นจะถูกเรียกว่าเป็นหรือตายในที่สุด นอกจากนี้ ผู้คนหลายพันล้านอาศัยอยู่บนโลกนี้ และการตัดสินขั้นสุดท้ายจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อผลลัพธ์ของการทดลองกลายเป็นทรัพย์สินของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แน่นอนว่า คุณสามารถบอกทุกคนเกี่ยวกับชะตากรรมของแมวและทฤษฎีของชโรดิงเงอร์ได้ในเวลาสั้นๆ แต่นี่เป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานและต้องใช้แรงงานมาก

หลักการของทวินิยมควอนตัมในฟิสิกส์ไม่เคยถูกปฏิเสธโดยการทดลองทางความคิดของชโรดิงเงอร์ ในแง่หนึ่ง อาจกล่าวได้ว่าสิ่งมีชีวิตทุกตัวไม่มีชีวิตหรือตาย (ในการซ้อน) ตราบใดที่มีคนอย่างน้อยหนึ่งคนไม่เฝ้าดูมัน

อย่ามองหา "เวทย์มนต์ตะวันออก" การงอช้อน หรือการรับรู้นอกประสาทสัมผัสที่นี่ ค้นหาเรื่องราวที่แท้จริงของกลศาสตร์ควอนตัม ความจริงที่น่าทึ่งยิ่งกว่านิยายใดๆ นี่คือวิทยาศาสตร์: มันไม่จำเป็นต้องมีเสื้อผ้าจากปรัชญาอื่น เพราะมันเต็มไปด้วยความสวยงาม ความลึกลับ และความประหลาดใจ หนังสือเล่มนี้พยายามตอบคำถามเฉพาะเจาะจงว่า "ความจริงคืออะไร" และคำตอบ (หรือคำตอบ) อาจทำให้คุณประหลาดใจ คุณอาจไม่เชื่อมัน แต่คุณจะเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มองโลกอย่างไร

ไม่มีอะไรจริง

แมวที่อยู่ในชื่อนั้นเป็นสัตว์ในตำนาน แต่ชโรดิงเงอร์มีอยู่จริง เออร์วิน ชโรดิงเงอร์เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย ซึ่งในช่วงกลางทศวรรษ 1920 มีบทบาทสำคัญในการสร้างสมการของสาขาวิทยาศาสตร์ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ากลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม การจะบอกว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นเพียงสาขาวิชาวิทยาศาสตร์นั้นแทบจะไม่เป็นความจริงเลย เพราะมันรองรับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทั้งหมด สมการของมันอธิบายพฤติกรรมของวัตถุขนาดเล็กมาก - ขนาดของอะตอมและเล็กกว่า - และเป็นตัวแทน สิ่งเดียวเท่านั้นคำอธิบายโลกของอนุภาคที่เล็กที่สุด หากไม่มีสมการเหล่านี้ นักฟิสิกส์จะไม่สามารถออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (หรือระเบิด) ที่ใช้งานได้ สร้างเลเซอร์ หรืออธิบายว่าอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ไม่ลดลงได้อย่างไร หากไม่มีกลศาสตร์ควอนตัม เคมีก็จะยังคงอยู่ในยุคมืด และอณูชีววิทยาจะไม่ปรากฏเลย จะไม่มีความรู้เกี่ยวกับ DNA ไม่มีพันธุวิศวกรรม หรืออะไรเลย

ทฤษฎีควอนตัมเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของวิทยาศาสตร์ มีความสำคัญมากกว่าและนำไปใช้ได้จริงในเชิงตรงมากกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพ แต่เธอก็ทำนายอะไรแปลกๆ ได้ โลกของกลศาสตร์ควอนตัมนั้นไม่ธรรมดาจริงๆ แม้แต่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ก็พบว่ามันไม่สามารถเข้าใจได้ และปฏิเสธที่จะยอมรับผลที่ตามมาทั้งหมดของทฤษฎีที่ได้รับจากชโรดิงเงอร์และเพื่อนร่วมงานของเขา เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ไอน์สไตน์ตัดสินใจว่าจะสะดวกกว่าที่จะเชื่อว่าสมการของกลศาสตร์ควอนตัมเป็นเพียงกลอุบายทางคณิตศาสตร์ชนิดหนึ่งที่ให้คำอธิบายที่สมเหตุสมผลโดยไม่ได้ตั้งใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอม แต่มีความจริงที่ลึกซึ้งกว่านั้นดีกว่า เกี่ยวข้องกับความรู้สึกถึงความเป็นจริงตามปกติของเรา ท้ายที่สุดแล้ว กลศาสตร์ควอนตัมระบุว่าไม่มีความเป็นจริง และเราไม่สามารถพูดอะไรเกี่ยวกับพฤติกรรมของสิ่งต่างๆ ได้เมื่อเราไม่ได้สังเกตมัน แมวในตำนานของชโรดิงเงอร์มีจุดมุ่งหมายเพื่อชี้แจงความแตกต่างระหว่างโลกควอนตัมและโลกธรรมดา

ในโลกของกลศาสตร์ควอนตัม กฎฟิสิกส์ที่เราคุ้นเคยจากโลกปกติหยุดทำงาน แต่เหตุการณ์กลับถูกควบคุมโดยความน่าจะเป็น ตัวอย่างเช่น อะตอมกัมมันตภาพรังสีอาจสลายตัวและปล่อยอิเล็กตรอนออกมา หรือไม่ก็อาจจะไม่สลายไป คุณสามารถทำการทดลองโดยจินตนาการว่ามีความน่าจะเป็นห้าสิบเปอร์เซ็นต์ที่อะตอมหนึ่งของสารกัมมันตรังสีกลุ่มหนึ่งจะสลายตัวในช่วงเวลาหนึ่ง และเครื่องตรวจวัดจะบันทึกการสลายตัวนี้หากเกิดขึ้น ชโรดิงเงอร์ไม่พอใจกับข้อสรุปของทฤษฎีควอนตัมเช่นเดียวกับไอน์สไตน์ เขาพยายามแสดงให้เห็นถึงความไร้สาระของพวกเขาโดยจินตนาการว่าการทดลองดังกล่าวเกิดขึ้นในห้องปิดหรือกล่องที่บรรจุแมวที่มีชีวิตและขวดยาพิษ และหากเกิดการเน่าเปื่อย ภาชนะที่มี ยาพิษแตกและแมวก็ตาย ในโลกธรรมดา ความน่าจะเป็นที่แมวจะตายอยู่ที่ห้าสิบเปอร์เซ็นต์ และหากไม่ได้มองเข้าไปในกล่อง เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น: แมวที่อยู่ข้างในนั้นยังมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว แต่นี่คือจุดที่ความแปลกประหลาดของโลกควอนตัมเผยออกมา ตามทฤษฎีแล้ว ไม่มีจากความเป็นไปได้สองประการที่มีอยู่สำหรับสารกัมมันตภาพรังสีและแมวด้วยเหตุนี้จึงดูไม่สมจริงเว้นแต่จะมีการสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้น การสลายตัวของอะตอมไม่ได้เกิดขึ้นและไม่เกิดขึ้น แมวก็ไม่ตาย และไม่ตาย จนกว่าเราจะดูเข้าไปในกล่องเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น นักทฤษฎีที่ยอมรับกลศาสตร์ควอนตัมเวอร์ชันบริสุทธิ์ให้เหตุผลว่าแมวมีอยู่ในสถานะที่ไม่แน่นอน มีทั้งชีวิตและตาย จนกว่าผู้สังเกตการณ์จะมองเข้าไปในกล่องและดูว่าสถานการณ์เป็นอย่างไร ไม่มีสิ่งใดเป็นจริงเว้นแต่จะมีการสังเกต

ความคิดนี้ถูกไอน์สไตน์และคนอื่นๆ เกลียดชัง “พระเจ้าไม่เล่นลูกเต๋า” เขากล่าว โดยอ้างถึงทฤษฎีที่ว่าโลกถูกกำหนดโดยผลรวมของผลลัพธ์ของการ "เลือก" ความเป็นไปได้โดยสุ่มในระดับควอนตัม ในส่วนของความไม่เป็นจริงของสภาพแมวของชโรดิงเงอร์นั้น ไอน์สไตน์ไม่ได้คำนึงถึงเรื่องนี้ โดยเสนอว่าจะต้องมี "กลไก" เชิงลึกบางอย่างที่กำหนดความเป็นจริงพื้นฐานของสิ่งต่าง ๆ อย่างแท้จริง เป็นเวลาหลายปีที่เขาพยายามพัฒนาการทดลองที่จะช่วยแสดงให้เห็นความเป็นจริงอันลึกซึ้งในที่ทำงาน แต่เขาเสียชีวิตก่อนที่จะสามารถทำการทดลองดังกล่าวได้ บางทีอาจเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่เขาไม่ได้มีชีวิตอยู่เพื่อดูผลลัพธ์ของห่วงโซ่แห่งการให้เหตุผลที่เขาได้ทำไว้

ในฤดูร้อนปี 1982 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Paris-Sud นำโดย Alain Aspé ได้ทำการทดลองชุดหนึ่งซึ่งออกแบบมาเพื่อเปิดเผยความเป็นจริงที่ซ่อนอยู่ซึ่งกำหนดโลกควอนตัมที่ไม่จริง ความเป็นจริงอันล้ำลึกนี้ - กลไกพื้นฐาน - ได้รับการตั้งชื่อว่า "พารามิเตอร์ที่ซ่อนอยู่" สาระสำคัญของการทดลองคือการสังเกตพฤติกรรมของโฟตอนหรืออนุภาคของแสงที่บินไปในทิศทางตรงกันข้ามจากแหล่งกำเนิด การทดลองนี้อธิบายไว้ครบถ้วนแล้วในบทที่ 10 แต่โดยรวมก็ถือเป็นการตรวจสอบความเป็นจริงได้ โฟตอนสองตัวจากแหล่งเดียวกันสามารถตรวจจับได้ด้วยเครื่องตรวจจับสองตัว ซึ่งวัดคุณสมบัติที่เรียกว่าโพลาไรเซชัน ตามทฤษฎีควอนตัม คุณสมบัตินี้จะไม่มีอยู่จนกว่าจะมีการวัด ตามแนวคิดของ "พารามิเตอร์ที่ซ่อนอยู่" โฟตอนทุกตัวมีโพลาไรเซชัน "ของจริง" ตั้งแต่วินาทีที่สร้างมันขึ้นมา เนื่องจากมีการปล่อยโฟตอนสองตัวพร้อมกัน ค่าโพลาไรเซชันของพวกมันจึงขึ้นอยู่กับกันและกัน แต่ธรรมชาติของการพึ่งพาที่วัดได้จริงจะแตกต่างกันไปตามมุมมองของความเป็นจริงทั้งสอง

ผลลัพธ์ของการทดลองที่สำคัญนี้ชัดเจน การพึ่งพาที่ทำนายโดยทฤษฎีพารามิเตอร์ที่ซ่อนอยู่นั้นไม่ได้ถูกค้นพบ แต่การพึ่งพาที่ทำนายโดยกลศาสตร์ควอนตัมกลับเป็นเช่นนั้น ยิ่งไปกว่านั้น ตามที่ทฤษฎีควอนตัมทำนายไว้ การวัดโฟตอนที่หนึ่งมีผลทันทีต่อธรรมชาติของโฟตอนอีกอัน อันตรกิริยาบางอย่างเชื่อมโยงโฟตอนอย่างแยกไม่ออก แม้ว่าพวกมันกระจัดกระจายไปในทิศทางที่ต่างกันด้วยความเร็วแสง และทฤษฎีสัมพัทธภาพระบุว่าไม่มีสัญญาณใดสามารถส่งผ่านได้เร็วกว่าแสง การทดลองได้พิสูจน์แล้วว่าไม่มีความเป็นจริงอันลึกซึ้งในโลกนี้ “ความจริง” ในความหมายธรรมดาไม่เหมาะสำหรับการคิดถึงพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐานที่ประกอบกันเป็นจักรวาล และอนุภาคเหล่านี้ก็ดูเหมือนจะเชื่อมโยงเข้าด้วยกันอย่างแยกไม่ออกจนแยกไม่ออก โดยแต่ละอนุภาคจะรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับจักรวาล คนอื่น.

การค้นหาแมวของชโรดิงเงอร์คือการค้นหาความเป็นจริงของควอนตัม จากการทบทวนสั้น ๆ นี้อาจดูเหมือนว่าการค้นหานี้ไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากไม่มีความเป็นจริงในโลกควอนตัมในความหมายปกติของคำนี้ แต่เรื่องราวไม่ได้จบเพียงแค่นั้น และการตามหาแมวของชโรดิงเงอร์อาจนำเราไปสู่ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับความเป็นจริงที่อยู่เหนือระดับ และในขณะเดียวกันก็รวมถึงการตีความกลศาสตร์ควอนตัมแบบเดิมๆ ด้วย อย่างไรก็ตาม การค้นหาจะใช้เวลานาน และคุณต้องเริ่มต้นจากนักวิทยาศาสตร์ที่อาจหวาดกลัวมากกว่าไอน์สไตน์หากเขามีโอกาสค้นหาคำตอบที่เราให้ไว้สำหรับคำถามที่ทรมานเขา จากการศึกษาธรรมชาติของแสงเมื่อสามศตวรรษก่อน ไอแซก นิวตันอาจไม่รู้ว่าเขาได้ก้าวเดินไปบนเส้นทางที่นำไปสู่แมวของชโรดิงเงอร์แล้ว

ส่วนที่หนึ่ง

ใครก็ตามที่ไม่ตกใจกับทฤษฎีควอนตัมจะไม่เข้าใจเรื่องนี้

นีลส์ บอร์ 1885-1962

บทที่แรก

ไอแซก นิวตันเป็นผู้คิดค้นฟิสิกส์ และวิทยาศาสตร์ที่เหลือก็ขึ้นอยู่กับฟิสิกส์นั้น แม้ว่านิวตันจะต่อยอดผลงานของคนอื่นๆ อย่างแน่นอน แต่การตีพิมพ์กฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อและทฤษฎีแรงโน้มถ่วงเมื่อกว่าสามศตวรรษก่อนของเขาเองที่ทำให้วิทยาศาสตร์อยู่บนเส้นทางที่นำไปสู่การสำรวจอวกาศ เลเซอร์ พลังงานปรมาณู พันธุวิศวกรรมในที่สุด ความเข้าใจเรื่องเคมี และอื่นๆ อีกมากมาย . เป็นเวลาสองศตวรรษแล้วที่ฟิสิกส์ของนิวตัน (ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "ฟิสิกส์คลาสสิก") ครองโลกแห่งวิทยาศาสตร์ แนวคิดใหม่ที่ปฏิวัติวงการฟิสิกส์ของศตวรรษที่ 20 ได้ก้าวหน้าไปไกลกว่านิวตัน แต่ถ้าไม่มีการเติบโตทางวิทยาศาสตร์ในช่วงสองศตวรรษดังกล่าว แนวคิดเหล่านี้ก็อาจไม่มีวันปรากฏ หนังสือเล่มนี้ไม่ใช่ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ แต่พูดถึงฟิสิกส์ใหม่ - ควอนตัม และไม่เกี่ยวกับแนวคิดคลาสสิกเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้แต่ในงานของนิวตันเมื่อสามร้อยปีที่แล้ว ก็ยังมีสัญญาณว่าการเปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่ในงานของเขาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และวงโคจรของพวกมัน แต่อยู่ในการศึกษาธรรมชาติของแสง

จอห์น กริบบิน

ตามหาแมวของชโรดิงเงอร์ ฟิสิกส์ควอนตัมและความเป็นจริง

ฉันไม่ชอบทั้งหมดนี้เลย และฉันก็เสียใจที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้เลย

เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ 1887-1961

ไม่มีอะไรจริง.

จอห์น เลนนอน 1940-1980

ตามหาแมวของชโรดิงเงอร์

ฟิสิกส์ควอนตัมและความเป็นจริง


แปลจากภาษาอังกฤษโดย Z. A. Mamedyarova, E. A. Fomenko


© 1984 โดย จอห์นและแมรี กริบบิน

รับทราบ

ความคุ้นเคยกับทฤษฎีควอนตัมของฉันเกิดขึ้นเมื่อยี่สิบปีที่แล้วในโรงเรียนเมื่อฉันค้นพบว่าทฤษฎีโครงสร้างเปลือกของอะตอมอธิบายระบบธาตุทั้งหมดและเคมีเกือบทั้งหมดที่ฉันดิ้นรนได้อย่างน่าอัศจรรย์ บทเรียนที่น่าเบื่อมากมาย ฉันเริ่มขุดลึกลงไปทันที โดยหันไปหาหนังสือในห้องสมุดที่บอกว่า "ซับซ้อนเกินไป" สำหรับการฝึกอบรมทางวิทยาศาสตร์ที่มีจำกัด และสังเกตเห็นความเรียบง่ายที่สวยงามของการอธิบายสเปกตรัมอะตอมจากมุมมองของทฤษฎีควอนตัมในทันที และค้นพบเป็นครั้งแรกว่า สิ่งที่ดีที่สุดในด้านวิทยาศาสตร์นั้นสวยงามและเรียบง่ายไปพร้อมๆ กัน และนี่คือความจริงที่ว่าครูจำนวนมากเกินไป - โดยบังเอิญหรือโดยตั้งใจ - ซ่อนตัวจากนักเรียนของพวกเขา ฉันรู้สึกเหมือนเป็นพระเอกของนวนิยายเรื่อง “The Search” ของ C.P. Snow (แม้ว่าฉันจะอ่านในภายหลังมากก็ตาม) ผู้ค้นพบสิ่งเดียวกัน:

ฉันสังเกตเห็นว่าจู่ๆ ก็มีข้อเท็จจริงที่ปะปนกันเกิดขึ้น... “แต่นี่คือความจริง” ฉันพูดกับตัวเอง - นี่มันวิเศษมาก และนี่คือความจริง" (ฉบับ เอ,พ.ศ. 2506 หน้า 27.)

ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความเข้าใจอันลึกซึ้งนี้ ฉันจึงตัดสินใจเรียนฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย ในเวลาอันสมควร ความทะเยอทะยานของฉันก็เป็นจริง และฉันก็เข้าศึกษาที่มหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์ในเมืองไบรตัน แต่ที่นั่น ความเรียบง่ายและความสวยงามของแนวคิดเชิงลึกถูกบดบังด้วยรายละเอียดที่หลากหลายและวิธีการทางคณิตศาสตร์ในการแก้ปัญหาเฉพาะโดยใช้สมการของกลศาสตร์ควอนตัม การประยุกต์ใช้แนวคิดเหล่านี้กับโลกแห่งฟิสิกส์ยุคใหม่อาจทำให้มีความคิดแบบเดียวกันกับความงามและความจริงอันลึกซึ้งที่นักบินมอบให้ โบอิ้ง 747เกี่ยวกับเครื่องร่อน แม้ว่าพลังของความเข้าใจดั้งเดิมจะยังคงมีอิทธิพลที่สำคัญที่สุดในอาชีพของฉัน แต่ฉันเพิกเฉยต่อโลกควอนตัมมาเป็นเวลานานและค้นพบความรื่นรมย์อื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์

ถ่านของความสนใจในช่วงแรกนั้นถูกจุดขึ้นใหม่ด้วยปัจจัยหลายอย่างรวมกัน ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษ 1980 หนังสือและบทความเริ่มปรากฏให้เห็น โดยพยายามจะอธิบายโลกควอนตัมที่แปลกประหลาดแก่ผู้ชมที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ด้วยระดับความสำเร็จที่แตกต่างกัน “ตำรายอดนิยม” บางส่วนนั้นห่างไกลจากความจริงอย่างมหันต์จนนึกไม่ถึงว่าจะมีผู้อ่านที่จะเข้าใจความจริงและความงามของวิทยาศาสตร์ด้วยการศึกษาพวกเขาจึงต้องการบอกเช่นนั้น เป็น. ในเวลาเดียวกัน มีข้อมูลเกี่ยวกับการทดลองทางวิทยาศาสตร์หลายชุดที่พิสูจน์ความเป็นจริงของแง่มุมที่แปลกประหลาดที่สุดของทฤษฎีควอนตัม และข้อมูลนี้ทำให้ฉันต้องกลับไปที่ห้องสมุดและทำความเข้าใจกับสิ่งมหัศจรรย์เหล่านี้อีกครั้ง และในที่สุด ในวันคริสต์มาสวันหนึ่ง BBC เชิญผมให้ไปออกรายการวิทยุในฐานะผู้ต่อต้านทางวิทยาศาสตร์กับมัลคอล์ม มักเกอริดจ์ ซึ่งเพิ่งประกาศเปลี่ยนมานับถือศาสนาคริสต์นิกายโรมันคาทอลิก และเป็นแขกรับเชิญหลักในช่วงเทศกาลนี้ หลังจากที่ชายผู้ยิ่งใหญ่คนนี้ได้ชี้ประเด็นโดยเน้นความล้ำลึกของศาสนาคริสต์ เขาหันมาหาข้าพเจ้าและพูดว่า “แต่นี่คือคนที่รู้คำตอบทั้งหมด—หรืออ้างว่ารู้จักคำตอบทั้งหมด” เวลามีจำกัด และฉันพยายามให้คำตอบที่ดี โดยชี้ให้เห็นว่าวิทยาศาสตร์ไม่ได้อ้างว่ามีคำตอบทั้งหมด ศาสนา ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ ที่อาศัยศรัทธาอันไร้ขอบเขตและความเชื่อที่ว่าความจริงเป็นสิ่งที่รู้ “ฉันไม่เชื่ออะไรเลย” ฉันพูดและเริ่มอธิบายจุดยืนของฉัน แต่ในขณะนั้นรายการก็สิ้นสุดลง ตลอดช่วงวันหยุดคริสต์มาส เพื่อนและคนรู้จักเตือนฉันถึงคำเหล่านี้ และฉันใช้เวลาหลายชั่วโมงย้ำว่าการที่ฉันขาดศรัทธาอย่างไม่จำกัดในสิ่งใดๆ ไม่ได้ขัดขวางฉันจากการใช้ชีวิตตามปกติ โดยใช้สมมติฐานการทำงานที่สมเหตุสมผลอย่างยิ่งที่ว่าดวงอาทิตย์ไม่น่าจะหายไป ข้ามคืน

ทั้งหมดนี้ช่วยให้ฉันแยกแยะความคิดของตนเองเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ในระหว่างการอภิปรายที่ยาวนานเกี่ยวกับความเป็นจริงพื้นฐานหรือความไม่จริงของโลกควอนตัมได้ และมันก็เพียงพอแล้วที่จะโน้มน้าวใจฉันว่าฉันสามารถเขียนหนังสือที่คุณถืออยู่ในมือได้ ในขณะที่ทำงานนี้ ฉันได้ทดสอบข้อโต้แย้งที่ละเอียดอ่อนกว่าหลายข้อระหว่างการปรากฏตัวเป็นประจำในรายการวิทยุวิทยาศาสตร์ของ British Forces Broadcasting Corporation ซึ่งดำเนินรายการโดยทอมมี่ แวนซ์ คำถามที่อยากรู้อยากเห็นของ Tom เผยให้เห็นข้อบกพร่องในการนำเสนอของฉันอย่างรวดเร็ว และด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ฉันสามารถจัดระเบียบความคิดของฉันได้ดียิ่งขึ้น แหล่งอ้างอิงหลักที่ฉันใช้เขียนหนังสือเล่มนี้คือห้องสมุดของมหาวิทยาลัย Sussex ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในคอลเลกชันหนังสือเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัมที่ดีที่สุดในโลก และ Mandy Caplin จากนิตยสารได้เลือกวัสดุหายากให้ฉัน นักวิทยาศาสตร์ใหม่ซึ่งส่งข้อความโทรพิมพ์มาให้ฉันอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่คริสตินา ซัตตันแก้ไขความเข้าใจผิดของฉันเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคและทฤษฎีภาคสนาม ภรรยา​ของ​ผม​ไม่​เพียง​ช่วย​ผม​อย่าง​ล้ำ​ค่า​ใน​การ​ทบทวน​หนังสือ​และ​จัด​เรียบเรียง​เรื่อง​ต่าง ๆ เท่านั้น แต่ยัง​ช่วย​ลด​ขอบ​หยาบ​หลาย​ข้อ​ลง​ด้วย. ฉันยังรู้สึกขอบคุณศาสตราจารย์รูดอล์ฟ เพิร์ลส์ที่อธิบายให้ฉันฟังโดยละเอียดถึงความซับซ้อนบางประการของการทดลองแบบนาฬิกาในกล่องและความขัดแย้งของไอน์สไตน์-โพโดลสกี-โรเซน

ข้อดีทั้งหมดเกี่ยวกับหนังสือเล่มนี้ก็เนื่องมาจาก: ตำราเคมี "ยาก" ซึ่งฉันจำไม่ได้อีกต่อไปแล้ว ซึ่งฉันค้นพบในห้องสมุด Kent County เมื่ออายุได้ 16 ปี; วิบัติแก่ "ผู้นิยม" ของแนวคิดควอนตัมซึ่งทำให้ฉันเชื่อว่าฉันสามารถอธิบายแนวคิดเหล่านี้ได้ดีขึ้น มัลคอล์ม มักเกอริดจ์ และ BBC; ห้องสมุดมหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์; ทอมมี่ แวนซ์ และ บีเอฟบีเอส; Mandy Caplin และ Christina Sutton และโดยเฉพาะ Min. แน่นอนว่าข้อร้องเรียนใด ๆ เกี่ยวกับข้อบกพร่องที่ยังคงอยู่ในหนังสือเล่มนี้ควรส่งถึงฉันโดยตรง

จอห์น กริบบิน

กรกฎาคม 1983

การแนะนำ

หากคุณรวมหนังสือและบทความเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เขียนสำหรับคนธรรมดาทั้งหมดเข้าด้วยกัน หนังสือเหล่านั้นก็น่าจะไปถึงดวงจันทร์แล้ว “ใครๆ ก็รู้” ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์เป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งศตวรรษที่ 20 และทุกคนก็คิดผิด อย่างไรก็ตาม หากคุณรวมหนังสือและบทความเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัมที่เขียนขึ้นสำหรับคนธรรมดาทั้งหมดเข้าด้วยกัน หนังสือเหล่านั้นก็จะวางบนโต๊ะของฉันได้อย่างง่ายดาย นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีการได้ยินทฤษฎีควอนตัมนอกกำแพงสถาบันการศึกษา กลศาสตร์ควอนตัมได้รับความนิยมในบางภาคส่วน ด้วยความช่วยเหลือดังกล่าว พวกเขาพยายามอธิบายกระแสจิตและการงอช้อน และพวกเขาได้รับแรงบันดาลใจจากกลศาสตร์ดังกล่าวสำหรับเรื่องราวในนิยายวิทยาศาสตร์หลายเรื่อง ในตำนานเทพปกรณัมที่ได้รับความนิยม กลศาสตร์ควอนตัมมีความเกี่ยวข้อง (หากเลย) กับการรับรู้ทางไสยศาสตร์และประสาทสัมผัสภายนอก นั่นคือสาขาวิทยาศาสตร์ที่แปลกและลึกลับซึ่งไม่มีใครเข้าใจและไม่มีใครสามารถประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติได้

หนังสือเล่มนี้เขียนขึ้นเพื่อต่อต้านการรับรู้ถึงสิ่งที่เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานและสำคัญที่สุด หนังสือเล่มนี้มีต้นกำเนิดมาจากสถานการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในฤดูร้อนปี 1982 ก่อนอื่น ฉันเพิ่งอ่านหนังสือเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เรียกว่า The Curvatures of Space จบ และตัดสินใจว่าถึงเวลาแล้วที่จะต้องรับภารกิจในการไขปริศนาสาขาใหญ่สาขาอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์แห่งศตวรรษที่ 20 ประการที่สอง ในเวลานั้นฉันรู้สึกหงุดหงิดมากขึ้นกับแนวคิดที่ไม่ถูกต้องซึ่งดำรงอยู่ภายใต้ชื่อทฤษฎีควอนตัมในหมู่คนที่ห่างไกลจากวิทยาศาสตร์ หนังสือที่ยอดเยี่ยมของ Fridtjof Capra เรื่อง The Tao of Physics ก่อให้เกิดผู้ลอกเลียนแบบจำนวนมากที่เข้าใจทั้งฟิสิกส์และเต๋า แต่รู้สึกว่าเงินสามารถทำได้โดยการเชื่อมโยงวิทยาศาสตร์ตะวันตกกับปรัชญาตะวันออก และในที่สุด ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2525 มีข่าวจากปารีสว่านักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้ทำการทดลองที่สำคัญซึ่งยืนยันความถูกต้องของมุมมองเชิงกลควอนตัมของจักรวาลได้สำเร็จ สำหรับผู้ที่ยังสงสัยอยู่

อย่ามองหา "เวทย์มนต์ตะวันออก" การงอช้อน หรือการรับรู้นอกประสาทสัมผัสที่นี่ ค้นหาเรื่องราวที่แท้จริงของกลศาสตร์ควอนตัม ความจริงที่น่าทึ่งยิ่งกว่านิยายใดๆ นี่คือวิทยาศาสตร์: มันไม่จำเป็นต้องมีเสื้อผ้าจากปรัชญาอื่น เพราะมันเต็มไปด้วยความสวยงาม ความลึกลับ และความประหลาดใจ หนังสือเล่มนี้พยายามตอบคำถามเฉพาะเจาะจงว่า "ความจริงคืออะไร" และคำตอบ (หรือคำตอบ) อาจทำให้คุณประหลาดใจ คุณอาจไม่เชื่อมัน แต่คุณจะเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มองโลกอย่างไร

ไม่มีอะไรจริง

แมวที่อยู่ในชื่อนั้นเป็นสัตว์ในตำนาน แต่ชโรดิงเงอร์มีอยู่จริง เออร์วิน ชโรดิงเงอร์เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย ซึ่งในช่วงกลางทศวรรษ 1920 มีบทบาทสำคัญในการสร้างสมการของสาขาวิทยาศาสตร์ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ากลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม การจะบอกว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นเพียงสาขาวิชาวิทยาศาสตร์นั้นแทบจะไม่เป็นความจริงเลย เพราะมันรองรับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทั้งหมด สมการของมันอธิบายพฤติกรรมของวัตถุขนาดเล็กมาก - ขนาดของอะตอมและเล็กกว่า - และเป็นตัวแทน สิ่งเดียวเท่านั้นคำอธิบายโลกของอนุภาคที่เล็กที่สุด หากไม่มีสมการเหล่านี้ นักฟิสิกส์จะไม่สามารถออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (หรือระเบิด) ที่ใช้งานได้ สร้างเลเซอร์ หรืออธิบายว่าอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ไม่ลดลงได้อย่างไร หากไม่มีกลศาสตร์ควอนตัม เคมีก็จะยังคงอยู่ในยุคมืด และอณูชีววิทยาจะไม่ปรากฏเลย จะไม่มีความรู้เกี่ยวกับ DNA ไม่มีพันธุวิศวกรรม หรืออะไรเลย

หากคุณสนใจบทความในหัวข้อฟิสิกส์ควอนตัม มีความเป็นไปได้สูงที่คุณจะชอบซีรีส์ทางทีวีเรื่อง "The Big Bang Theory" ดังนั้น เชลดอน คูเปอร์จึงเกิดการตีความใหม่ขึ้นมา การทดลองทางความคิดของชโรดิงเงอร์(คุณจะพบวิดีโอพร้อมส่วนนี้ในตอนท้ายของบทความ) แต่เพื่อให้เข้าใจบทสนทนาของเชลดอนกับเพนนีเพื่อนบ้านของเขา ก่อนอื่นเรามาดูการตีความแบบคลาสสิกกันก่อน พูดง่ายๆ ก็คือแมวของชโรดิงเงอร์

ในบทความนี้เราจะดูที่:

  • ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์โดยย่อ
  • คำอธิบายการทดลองกับแมวของชโรดิงเงอร์
  • วิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งเรื่องแมวของชโรดิงเงอร์

ข่าวดีทันที ในระหว่างการทดลอง แมวของชโรดิงเงอร์ไม่ได้รับอันตราย. เนื่องจากนักฟิสิกส์ เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ หนึ่งในผู้สร้างกลศาสตร์ควอนตัม ได้ทำการทดลองทางความคิดเท่านั้น

ก่อนที่จะเจาะลึกคำอธิบายของการทดลอง เรามาเจาะลึกประวัติศาสตร์กันก่อน

เมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจดูโลกใบเล็กๆ ได้ แม้จะมีความคล้ายคลึงภายนอกของแบบจำลอง "อะตอม - อิเล็กตรอน" กับแบบจำลอง "ดวงอาทิตย์ - โลก" แต่กลับกลายเป็นว่ากฎนิวตันที่คุ้นเคยของฟิสิกส์คลาสสิกไม่ทำงานในพิภพเล็ก ๆ ดังนั้นวิทยาศาสตร์ใหม่จึงปรากฏขึ้น - ฟิสิกส์ควอนตัมและส่วนประกอบ - กลศาสตร์ควอนตัม วัตถุจุลทรรศน์ทั้งหมดในโลกใบเล็กเรียกว่าควอนต้า

ความสนใจ! หลักหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัมคือ "การซ้อน" มันจะมีประโยชน์สำหรับเราที่จะเข้าใจแก่นแท้ของการทดลองของชโรดิงเงอร์

“การซ้อน” คือความสามารถของควอนตัม (อาจเป็นอิเล็กตรอน โฟตอน นิวเคลียสของอะตอม) ที่จะไม่ได้อยู่ในสถานะเดียว แต่ในหลายสถานะในเวลาเดียวกัน หรืออยู่ในพื้นที่หลายจุดในเวลาเดียวกัน เวลา, ถ้าไม่มีใครเฝ้าดูเขาอยู่

นี่เป็นเรื่องยากสำหรับเราที่จะเข้าใจ เพราะในโลกของเรา วัตถุสามารถมีได้เพียงสถานะเดียวเท่านั้น เช่น มีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว และมันสามารถอยู่ในสถานที่เฉพาะแห่งเดียวในอวกาศเท่านั้น คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับ "การซ้อนทับ" และผลลัพธ์อันน่าทึ่งของการทดลองฟิสิกส์ควอนตัมได้ ในบทความนี้.

นี่เป็นตัวอย่างง่ายๆ ของความแตกต่างระหว่างพฤติกรรมของวัตถุระดับไมโครและมาโครวางลูกบอลลงในกล่องใดกล่องหนึ่งจาก 2 กล่อง เพราะ ลูกบอลเป็นวัตถุของโลกมาโครของเรา คุณจะพูดด้วยความมั่นใจ: “ลูกบอลอยู่ในกล่องเดียวเท่านั้น ในขณะที่กล่องที่สองว่างเปล่า” หากคุณใช้อิเล็กตรอนแทนลูกบอล ข้อความที่ว่ามันพร้อมกันใน 2 กล่องจะเป็นจริง นี่คือการทำงานของกฎของโลกใบเล็ก ตัวอย่าง:ในความเป็นจริงอิเล็กตรอนไม่ได้หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอม แต่อยู่ที่ทุกจุดของทรงกลมรอบนิวเคลียสพร้อมกัน ในฟิสิกส์และเคมี ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “เมฆอิเล็กตรอน”

สรุป.เราตระหนักดีว่าพฤติกรรมของวัตถุขนาดเล็กมากและวัตถุขนาดใหญ่นั้นอยู่ภายใต้กฎหมายที่แตกต่างกัน กฎของฟิสิกส์ควอนตัมและกฎของฟิสิกส์คลาสสิกตามลำดับ

แต่ไม่มีวิทยาศาสตร์ใดที่จะอธิบายการเปลี่ยนแปลงจากโลกมาโครสู่โลกใบเล็กได้ ดังนั้น เออร์วิน ชโรดิงเงอร์จึงอธิบายการทดลองทางความคิดของเขาอย่างแม่นยำเพื่อแสดงให้เห็นถึงความไม่สมบูรณ์ของทฤษฎีฟิสิกส์ทั่วไป เขาต้องการให้ความขัดแย้งของชโรดิงเงอร์แสดงให้เห็นว่ามีวิทยาศาสตร์ในการอธิบายวัตถุขนาดใหญ่ (ฟิสิกส์คลาสสิก) และวิทยาศาสตร์ในการอธิบายวัตถุขนาดเล็ก (ฟิสิกส์ควอนตัม) แต่ ไม่มีวิทยาศาสตร์เพียงพอที่จะอธิบายการเปลี่ยนแปลงจากระบบควอนตัมเป็นระบบมหภาค.

คำอธิบายการทดลองกับแมวของชโรดิงเงอร์

Erwin Schrödinger บรรยายถึงการทดลองทางความคิดกับแมวในปี 1935 คำอธิบายการทดลองเวอร์ชันดั้งเดิมแสดงอยู่ใน Wikipedia ( วิกิพีเดียแมวของชโรดิงเงอร์).

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายการทดลองแมวของชโรดิงเงอร์ด้วยคำพูดง่ายๆ:

  • แมวถูกวางไว้ในกล่องเหล็กปิด
  • กล่องชโรดิงเงอร์บรรจุอุปกรณ์ที่มีนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีและก๊าซพิษวางอยู่ในภาชนะ
  • นิวเคลียสอาจสลายตัวภายใน 1 ชั่วโมงหรือไม่ก็ได้ ความน่าจะเป็นของการสลายตัว – 50%
  • หากนิวเคลียสสลายตัว เครื่องนับไกเกอร์จะบันทึกสิ่งนี้ รีเลย์จะทำงานและค้อนจะทำให้ถังแก๊สแตก แมวของชโรดิงเงอร์จะตาย
  • ถ้าไม่เช่นนั้น แมวของชโรดิงเงอร์ก็จะมีชีวิตอยู่

ตามกฎของ "การซ้อนทับ" ของกลศาสตร์ควอนตัม ในช่วงเวลาที่เราไม่ได้สังเกตระบบ นิวเคลียสของอะตอม (และแมว) จะอยู่ใน 2 สถานะพร้อมกัน นิวเคลียสอยู่ในสภาพสลายตัว/ไม่สลายตัว และแมวก็อยู่ในสภาพเป็น/ตายไปพร้อมๆ กัน

แต่เรารู้แน่ว่าหากเปิด "กล่องSchrödinger" แล้วแมวก็จะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเท่านั้น:

  • ถ้านิวเคลียสไม่สลายไป แมวของเราก็ยังมีชีวิตอยู่
  • ถ้านิวเคลียสสลาย แมวก็ตาย

ความขัดแย้งของการทดลองก็คือ ตามหลักฟิสิกส์ควอนตัม ก่อนเปิดกล่อง แมวมีทั้งเป็นและตายพร้อมๆ กันแต่ตามกฎฟิสิกส์ของโลกเรา มันเป็นไปไม่ได้ แมว อาจอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง - มีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว. ไม่มีสถานะผสม “แมวเป็น/ตาย” ในเวลาเดียวกัน

ก่อนที่คุณจะได้คำตอบ โปรดดูวิดีโอภาพประกอบที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับความขัดแย้งของการทดลองกับแมวของชโรดิงเงอร์ (น้อยกว่า 2 นาที):

วิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งของแมวของชโรดิงเงอร์ - การตีความแบบโคเปนเฮเกน

ตอนนี้วิธีแก้ปัญหา ให้ความสนใจกับความลึกลับพิเศษของกลศาสตร์ควอนตัม - ความขัดแย้งของผู้สังเกตการณ์. วัตถุของโลกใบเล็ก (ในกรณีของเราคือแกนกลาง) อยู่ในหลายสถานะพร้อมกัน เพียงแต่ในขณะที่เราไม่ได้สังเกตระบบเท่านั้น.

ตัวอย่างเช่น, การทดลองอันโด่งดังที่มีรอยกรีด 2 อันและผู้สังเกตการณ์เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนพุ่งไปยังแผ่นทึบแสงที่มีช่องแนวตั้ง 2 ช่อง อิเล็กตรอนจะวาด "รูปแบบคลื่น" บนหน้าจอด้านหลังแผ่น ซึ่งเป็นแถบแนวตั้งสลับสีเข้มและสีอ่อน แต่เมื่อนักทดลองต้องการ "ดู" ว่าอิเล็กตรอนบินผ่านรอยแยกและติดตั้ง "ผู้สังเกตการณ์" ที่ด้านข้างของหน้าจอได้อย่างไร อิเล็กตรอนไม่ได้วาด "รูปแบบคลื่น" บนหน้าจอ แต่เป็นแถบแนวตั้ง 2 แถบ เหล่านั้น. ประพฤติไม่เหมือนคลื่น แต่เหมือนอนุภาค

ดูเหมือนว่าอนุภาคควอนตัมจะตัดสินว่าควรอยู่ในสถานะใดในขณะที่ "วัด"

จากสิ่งนี้ คำอธิบาย (การตีความ) สมัยใหม่ของปรากฏการณ์ "แมวของชโรดิงเงอร์" ในโคเปนเฮเกนมีดังต่อไปนี้:

แม้ว่าจะไม่มีใครสังเกตเห็นระบบ "แกนแมว" แต่นิวเคลียสก็อยู่ในสภาพสลายตัว/ไม่สลายไปพร้อมๆ กัน แต่เป็นความผิดพลาดที่จะบอกว่าแมวเป็นหรือตายในเวลาเดียวกัน ทำไม ใช่ เนื่องจากปรากฏการณ์ควอนตัมไม่ได้ถูกพบเห็นในระบบมหภาค คงจะถูกต้องกว่าถ้าไม่พูดถึงระบบ "cat-core" แต่เกี่ยวกับระบบ "core-detector (Geiger counter)"

นิวเคลียสจะเลือกสถานะใดสถานะหนึ่ง (สลายตัว/ไม่สลายตัว) ณ ขณะสังเกต (หรือการวัด) แต่ตัวเลือกนี้จะไม่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ผู้ทดลองเปิดกล่อง (การเปิดกล่องเกิดขึ้นในมาโครเวิร์ลซึ่งอยู่ห่างจากโลกของนิวเคลียสมาก) นิวเคลียสจะเลือกสถานะในขณะที่มันกระทบกับเครื่องตรวจจับความจริงก็คือว่าระบบไม่ได้อธิบายเพียงพอในการทดลอง

ดังนั้น การตีความแบบโคเปนเฮเกนเกี่ยวกับความขัดแย้งเรื่องแมวของชโรดิงเงอร์ปฏิเสธว่าแมวของชโรดิงเงอร์ก็อยู่ในสภาพซ้อนทับกัน จนกระทั่งในขณะที่กล่องถูกเปิดออก มันอยู่ในสถานะของแมวเป็นหรือตายในเวลาเดียวกัน แมวในจักรวาลมหภาคสามารถและมีอยู่ได้ในสถานะเดียวเท่านั้น

สรุป.ชโรดิงเงอร์ไม่ได้อธิบายการทดลองนี้อย่างครบถ้วน มันไม่ถูกต้อง (แม่นยำกว่านั้นคือไม่สามารถเชื่อมต่อได้) ระบบมหภาคและควอนตัม กฎควอนตัมใช้ไม่ได้กับระบบมหภาคของเรา ในการทดลองนี้ ไม่ใช่ "cat-core" ที่มีปฏิสัมพันธ์ แต่เป็น "cat-detector-core"แมวมาจากจักรวาลมหภาค และระบบ "แกนตรวจจับ" มาจากพิภพเล็ก และเฉพาะในโลกควอนตัมเท่านั้นที่สามารถมีนิวเคลียสอยู่ในสองสถานะในเวลาเดียวกันได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นก่อนที่นิวเคลียสจะถูกวัดหรือโต้ตอบกับเครื่องตรวจจับ แต่แมวในจักรวาลมหภาคสามารถดำรงอยู่ได้ในสถานะเดียวเท่านั้น นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม เพียงมองแวบแรกดูเหมือนว่าสถานะ "เป็นหรือตาย" ของแมวจะถูกกำหนดทันทีที่เปิดกล่อง ในความเป็นจริงชะตากรรมของมันถูกกำหนดในขณะที่เครื่องตรวจจับโต้ตอบกับนิวเคลียส

สรุปสุดท้าย.สถานะของระบบ "เครื่องตรวจจับ - นิวเคลียส - แมว" ไม่เกี่ยวข้องกับบุคคล - ผู้สังเกตการณ์ของกล่อง แต่กับเครื่องตรวจจับ - ผู้สังเกตการณ์ของนิวเคลียส

วุ้ย. สมองฉันแทบจะเดือด! แต่มันดีแค่ไหนที่ได้เข้าใจวิธีแก้ปัญหาของความขัดแย้งด้วยตัวคุณเอง! เช่นเดียวกับเรื่องตลกของนักเรียนเก่าเกี่ยวกับครู: “ในขณะที่ฉันกำลังเล่าอยู่ฉันก็เข้าใจ!”

การตีความของเชลดอนเกี่ยวกับความขัดแย้งเรื่องแมวของชโรดิงเงอร์

ตอนนี้คุณสามารถนั่งฟังการตีความการทดลองทางความคิดของชเรอดิงเงอร์การตีความล่าสุดของเชลดอนได้แล้ว สาระสำคัญของการตีความของเขาคือสามารถนำไปใช้ในความสัมพันธ์ระหว่างผู้คนได้ หากต้องการเข้าใจว่าความสัมพันธ์ระหว่างชายและหญิงดีหรือไม่ดีคุณต้องเปิดกล่อง (ไปออกเดท) และก่อนหน้านั้นก็มีทั้งดีและไม่ดีในเวลาเดียวกัน

คุณชอบ "การทดลองที่น่ารัก" นี้อย่างไร? ทุกวันนี้ Schrödinger จะได้รับการลงโทษมากมายจากนักเคลื่อนไหวเพื่อสิทธิสัตว์จากการทดลองทางความคิดที่โหดร้ายกับแมว หรืออาจจะไม่ใช่แมว แต่เป็นแมวของSchrödinger?! สาวน้อยผู้น่าสงสาร เธอทนทุกข์ทรมานจากชโรดิงเงอร์มามากพอแล้ว (((

พบกันในสิ่งพิมพ์ถัดไป!

ฉันขอให้ทุกคนมีวันที่ดีและตอนเย็นที่น่ารื่นรมย์!

ป.ล. แบ่งปันความคิดของคุณในความคิดเห็น และถามคำถาม.

ป.ล. สมัครสมาชิกบล็อก - แบบฟอร์มสมัครสมาชิกอยู่ใต้บทความ