|  | 25 июля 2013 | Новости науки и техники

Ученые пытаются создать большую кошку Шредингера

Кошка Шредингера


После того, как известный физик Эрвин Шредингер (Erwin Schroedinger) в 1935 году описал свой теоретический эксперимент, получивший название "кошка Шредингера", другие ученые пытались создать различные микро- и макросистемы для того, чтобы проверить, как законы квантовой механики могут оказывать влияние и проявляться в большем масштабе, там, где обычно действуют законы обычной классической механики. Группа ученых из университета Калгари (University of Calgary) недавно сделала большой шаг в этом направлении, создав достаточно большую квантовую систему, которая может находиться в двух кардинально противоположных квантовых состояниях одновременно. И, следует отметить, что во всех предыдущих подобных экспериментах ученым удавалось создать квантовые системы намного меньшего масштаба.

В отличие от законов классической физики, законы квантовой физики допускают существование частиц или объектов, находящихся одновременно в двух квантовых состояниях. Такое состояние частицы называется состоянием квантовой суперпозиции. К примеру, с точки зрения квантовой суперпозиции ядро атома радиоактивного материала может одновременно находиться в целом и расщепленном состоянии.

Попытка применить эффекты и законы квантовой физики к большим объектам приводит к парадоксальным и причудливым последствиям. Для того, чтобы продемонстрировать это, Эрвин Шредингер, один из отцов-основателей квантовой физики, предложил в 1935 году своеобразный теоретический эксперимент. В закрытый ящик помещается кошка, жизнь которой зависит от механизма, приводимого в действие одним атомом радиоактивного материала, который может распасться в любой момент. Если ядро этого атома находится в состоянии квантовой суперпозиции, одновременно в целом и распавшемся состоянии, то с точки зрения законов квантовой механики кошка в ящике будет одновременно и жива и мертва.

В свое время ученым успешно удалось создать квантовые системы, демонстрирующие принципы "кошки Шредингера", но все такие системы были созданы на микро-уровне, применения этих принципов по отношения к объектам макро-уровня не удалось реализовать до сих пор никому. "Это происходит потому, что квантовые объекты больших размеров чрезвычайно "хрупки" и нестабильны. Их квантовые состояния и свойства распадаются моментально в результате даже самых слабых воздействий со стороны окружающей их среды. А полностью изолировать такие объекты от окружающей среды практически невозможно из-за их больших размеров" - рассказывает профессор Алекс Львовский (Alex Lvovsky).

Но, как вскользь упоминалось выше, ученым из университета Калгари удалось создать квантовый объект, находящийся в состоянии суперпозиции, имеющий достаточно большие размеры. Этим объектом стал импульс света, состоящий из ста миллионов квантов, фотонов. Импульс света с таким количеством фотонов можно увидеть даже невооруженным глазом. Различные квантовые состояния фотонов света импульса соответствуют "живому" и "мертвому" состоянию кошки Шредингера, позволяя утверждать, что весь импульс в целом находится в состоянии квантовой суперпозиции.

"Законы квантовой механики, которые определяют поведение микроскопического мира, кардинально отличаются от законов классической физики, которые определяют все, что мы можем воспринять в окружающей нас среде" - объясняет профессор Львовский, - "Основной задачей, которую уже достаточно долго пытаются решить ученые, является определение и исследования граничной области, при пересечении которой законы классической физики сменяются законами квантовой физики и наоборот. Ученым еще не известно что именно представляет собой эта область, четкую линию или некоторое масштабное пространство, и существует ли вообще эта граница".

Ученые признают, что полученные ими результаты являются ответом на вопрос, который породил еще больше других вопросов. "Мы еще далеки от того, чтобы провести эксперимент Шредингера, используя реальную кошку" - рассказывает профессор Кристоф Саймон (Christoph Simon), ученый-физик из Отдела физики и астрономии университета Калгари, - "Но наше достижение показывает, что нам есть куда двигаться в нужном для нас направлении".




Ключевые слова:
Квантовая, Классическая, Физика, Законы, Частицы, Состояние, Суперпозиция, Эксперимент, Кошка, Шредингера, Фотон, Свет

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые выяснили воздействие квантового эффекта Зенона на кота Шредингера
  • Ученым удалось "размножить" кошку Шредингера
  • Ученые создали "крупный вариант" кошки Шредингера
  • Ученые придумали способ поместить живой организм в состояние квантовой супе ...
  • Ученые попытаются поместить одну вещь в одно время в двух разных местах.




  • 25 июля 2013 09:54
    #1 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Чем больше кошка тем больше зарплата ученых. Конечно ученый хочет больше ... кошку, а вы о чем подумали? winked
        
    25 июля 2013 13:50
    #2 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    А я вообще никогда не понимал этой аналогии с кошкой. Почему она должна быть одновременно и жива и мертва? Может проще сказать "Мы не знаем, жива она или мертва в данный момент". А если узнаем, распался атом или еще нет, то и состояние коши тоже будем точно знать. И то, что мы не способны точно определить текущее состояние атома, вовсе не означает, что он находится в обоих состояниях одновременно.
        
    26 июля 2013 21:07
    #3 Написал: leonidius

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: Rsa
    И то, что мы не способны точно определить текущее состояние атома, вовсе не означает, что он находится в обоих состояниях одновременно.

    Вот в этом-то и кроется твоя ошибка. Как раз в двух состояниях одновременно атом и находится и не потому, что мы не знаем в каком. Уже даже по Дискавери показали эксперимент со светом и двумя щелочками. Мол даже если выпускать из пушки по одному фотону за раз, то фотон как бы пролетает и через одну и через другую щелочку одновременно- вот тебе и квантовая неопределенность! Сам в шоке, думаю что причина кроется в том, что мы мыслим так, что фотон летит как мячик, а на самом деле нет никакого мячика, а есть колебания волн на поверхности океана. Это метафизика брат, чтобы понять нужно хорошенько дунуть. А когда дунешь то уже и понимать не нужно, Харе-Кришна сам к тебе спустится и все объяснит.
        
    26 июля 2013 21:54
    #4 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: leonidius
    Как раз в двух состояниях одновременно атом и находится

    Ну, тогда, так как механизм кошкоубиения не знает о способности атома быть и целым и распавшимся одновременно, он считает атом распавшимся. А блохастый давно уже "дует" в чертогах Харе-Кришны.


    --------------------
        
    27 июля 2013 11:06
    #5 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    leonidius,
    Нет, я готов представить, что фотон распространяется как волна, но причем тут кошка? Ведь в эксперименте предполагается, что распад атома вызывает цепь событий убивающих несчастное животное. Так вот эта цепь событий либо стартовала, либо нет. Тут нет никакой неопределенности, мы просто не знаем момент, когда атом окончательно и навсегда развалится. А то, что он там осциллирует, переходя внутри себя в разные квантовые состояния к делу совершенно не относится, какими бы экзотическими эти состояния не были. Пока его куски не разлетятся в разные стороны раз и навсегда, атом считается нераспавшимся.
        
    27 июля 2013 14:33
    #6 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: Rsa
    Ведь в эксперименте предполагается, что распад атома вызывает цепь событий убивающих несчастное животное. Так вот эта цепь событий либо стартовала, либо нет

    Я, для себя, уже давно решил эту задачу именно таким образом. А эксперимент, в том виде, в котором его представил Шредингер, находится в области софистики, а не квантовой физики.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.