Шредингерова мачка ?е мисаони експеримент , уобича?ено описан као парадокс, ко?и ?е осмислио аустри?ски физичар Ервин Шредингер 1935. године. Експеримент указу?е на оно што ?е он сматрао проблемом копенхагенске интерпретаци?е квантне механике , приме?ене на свакодневне об?екте, ко?и резулту?е сукобом са здравим разумом. У овом експерименту се представ?а да мачка може бити и жива и мртва, у зависности од претходних насумичних дога?а?а. Иако ?е првобитни ?експеримент” био имагинаран, слични принципи су били истраживани и кориш?ени у практично? примени. Мачкин парадокс ?е тако?е често био предмет теори?ских расправа и интерпретаци?а квантне механике . Разви?а?у?и ова? експеримент, Шредингер ?е сковао термин уплита?е ( нем. Verschrankung ).

Порекло и мотиваци?а [ уреди | уреди извор ]

Ервин Шредингер ?е сво? мисаони експеримент првобитно замислио као дискуси?у у вези ЕПР чланка , ко?и ?е име добио граде?и акроним од имена сво?их аутора: А?ншта?на , Подолског и Розена , 1935. године. ^[1] ЕПР чланак ?е истакао чудну природу квантних суперпозици?а , у ко?има квантни систем као што ?е атом или фотон може посто?ати као комбинаци?а више ста?а од ко?их свако одговара различитом могу?ем исходу. Преовла?у?у?а теори?а, под именом копенхагенска интерпретаци?а , каже да квантни систем оста?е у ово? позици?и све док не до?е у интеракци?у са спо?аш?им светом, или буде посматран од стране истог, при чему се суперпозици?а ?урушава” у ?едно од могу?их одре?ених ста?а. ЕПР експеримент ?е показао да би се систем са више честица раздво?ених огромним уда?еностима могао на?и у такво? суперпозици?и. Шредингер и А?ншта?н су разменили писма о А?ншта?новом ЕПР чланку , у оквиру ко?ег ?е он истакао да ?е ста?е ?нестабилног” бурета барута , након извесног времена, попримити суперпозици?у ?и експлодираног и неексплодираног ста?а”.

Како би проблем бо?е предочио, Шредингер ?е описао како би се могло ? у принципу ? створити ста?е суперпозици?е у систему великих размера чине?и га зависним о честици ко?а ?е била у суперпозици?и. Он ?е предложио сценарио са мачком став?еном у затворену кути?у, при чему би живот или смрт мачке зависили о ста?у радиоактивног атома, т?. да ли се распао и емитовао ради?аци?у или не. Према Шредингеру, копенхагенска интерпретаци?а имплицира да ?мачка оста?е и жива и мртва” све док се кути?а не отвори. Шредингер ни?е имао намеру да то да мачка може бити ?и жива и мртва” буде схва?ено као озби?на могу?ност; напротив, намера му ?е била да илустру?е апсурдност посто?е?ег гледишта на квантну механику . ^[2] Какогод, од Шредингерова времена па до дан-данас развиле су се и унапредиле многе друге интерпретаци?е математике квантне механике од стране физичара , од ко?их неки суперпозици?у ?и живе и мртве” мачке виде као прилично могу?у. С намером да само постане критика на копенхагенску интерпретаци?у (преовла?у?у?е православ?е 1935. године), Шредингерова мачка ?е остати мисаони експеримент ко?и представ?а камен-теме?ац модерних интерпретаци?а квантне механике. Физичари често користе начине на ко?е се Шредингерова мачка тумачи као начине за илустрова?е и поре?е?е одре?ених одлика и сво?става, од. ?ачина и слабости по?едине интерпретаци?е.

Мисаони експеримент [ уреди | уреди извор ]

Шредингер ?е написао: ^{[2] [3]}

?	Могу?е ?е чак поставити и смешне случа?еве. Мачку затворимо у челичну комору, за?едно са одговара?у?им уре?а?ем (ко?и мора бити осигуран од директног контакта са мачком): у Га?геровом бро?ачу се налази мало радиоактивне супстанце, толико мало да се у току ?едног сата атом може довести до распада?а, али са ?еднаком могу?нош?у и да се то не деси; у случа?у да се то деси, цев Га?геровог бро?ача се празни и кроз реле? отпушта чеки? ко?и разби?а малу бочицу ци?ановодоничне киселине . Ако се ова? систем препусти самом себи на ?едан сат, могло би се ре?и да ?е мачка ?ош жива уколико у ме?увремену ни?е дошло до распада нити ?едног атома. Пси-функци?а целог система би ово изразила посто?а?ем и живе и мртве мачке (опростите на изразу) усит?ене и размазане наоколо у ?еднаким деловима. За ове случа?еве ?е карактеристично то да неодлучност директно ограничена на атомску домену поста?е трансформисана у макроскопску неодлучност, што се касни?е може разрешити директним посматра?ем. Ово нас спречава од наивног прихва?а?а ?мутног модела” за представ?а?е у стварности. Сам по себи, он не утелов?у?е ништа не?асно или контрадикторно. Посто?и разлика изме?у не?асне и лоше-фокусиране фотографи?е, или снимка облака и снимка мутних накупина магле.	”
?  Ервин Шредингер , ?Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik” (u prevodu na srpski: ?Тренутна ситуаци?а са квантном механиком”), Naturwissenschaften ; Превео: ?он Д. Тример (у ?Напрецима америчког филозофског друштва”)

Шредингеров познати експеримент постав?а следе?е пита?е: ? Када квантни систем преста?е посто?ати као суперпозици?а и поста?е ?едно или друго?” (Више технички: ?Када стварно квантно ста?е преста?е бити линеарна комбинаци?а ста?а, од ко?их свако личи на различита класична ста?а, и ? уместо тога ? поста?е ?единствена класична дескрипци?а?”) Уколико мачка преживи, ? се?а се само свог живота”. Ме?утим, об?аш?е?а ЕПР експеримента конзистентна са стандардном микроскопском квантном механиком захтева?у да макроскопски об?екти, као што су мачке и свеске, не мора?у увек имати ?единствене класичне дескрипци?е. Мисаони експеримент илустру?е ова? очити парадокс. Интуици?а нам говори да не посто?и посматрач ко?и би могао бити ?мешавина више ста?а”; ме?утим, мачка ? како се чини из мисаоног експеримента ? ипак може бити таква мешавина. Да ли ?е мачка неопходна да буде посматрач, или ?ено посто?а?е у ?единственом добро-дефинисаном класичном ста?у ипак захтева другог спо?аш?ег посматрача? Свака од ових алтернатива се Алберту А?ншта?ну чинила апсурдном; он ?е био импресиониран могу?ностима мисаоног експеримента да се истакну ови проблеми. У писму Шредингеру из 1950. године А?ншта?н ?е написао:

?	Ви сте ?едини савремени физичар, поред Лауеа , ко?и уви?а да неко ни?е у могу?ности да заоби?е претпоставку реалности, уколико посто?и и?едан [физичар] ко?и ?е искрен. Ве?ина ?их не схвата каквом врстом рискантне игре се игра?у, са принципом реалност-реалност ко?и сматра?у независним од нечега експериментално утвр?еног. ?ихова интерпретаци?а ?е, понекад, демантована пона?више елегантно вашим системом радиоактивни атом + по?ачало + пу?е?е барута + мачка у кути?и , где пси-функци?а система садржава и живу мачку и мачку разнесену на комаде . Нико у ствари не доводи у пита?е посто?а?е или непосто?а?е мачке као нечега независног од акта посматра?а. [4]	”
?  Алберт А?ншта?н , одломак из писма Ервину Шредингеру, 1950. год.

Битно ?е за напоменути да пу?е?е барута ни?е поменуто у Шредингерово? поставци, ко?а користи Га?геров бро?ач као по?ачало , и ци?ановодоничну киселину као отров уместо барута. Барут ?е био поменут у А?ншта?ново? оригинално? сугести?и Шредингеру 15 година пре, а А?ншта?н ?у ?е донео до данаш?е дискуси?е.

Интерпретаци?е експеримента [ уреди | уреди извор ]

Од Шредингеровог времена до данас, развиле су се многе интерпретаци?е квантне механике ко?е су предлагале различите одговоре на пита?а постав?ена од стране експеримента Шредингерове мачке о томе колико дуго суперпозици?е тра?у и када се (или да ли уопште) ?урушава?у”.

Копенхагенска интерпретаци?а [ уреди | уреди извор ]

На?чеш?а интерпретаци?а квантне механике ?е копенхагенска интерпретаци?а . ^[5] У теори?и копенхагенске интерпретаци?е квантни систем преста?е бити суперпозици?а ста?а и поста?е или ?едно или друго након самог посматра?а система. Ова? мисаони експеримент чини очигледном чи?еницу да природа мере?а , или посматра?а, ни?е добро дефинисана у ово? интерпретаци?и. Експеримент може бити протумачен тако да значи да док ?е кути?а затворена, систем истовремено посто?и као суперпозици?а ста?а ?распаднуто ?езгро / мртва мачка” и ?нераспаднуто ?езгро / жива мачка”; када се кути?а отвори и након што се посматра?е деси таласна функци?а се ?уруши” у ?едно од ових два?у ста?а.

Какогод, ?едан од главних научника ко?и се веже са копенхагенску интерпретаци?у, Нилс Бор , никада ни?е разматрао посматра?ем-индуковано ?урушава?е” таласне функци?е, тако да Шредингерова мачка за ?ега ни?е представ?ала никакву загонетку. Мачка би била или мртва или жива пре отвара?а кути?е од стране ?свесног посматрача”. ^[6] Анализа самог стварног експеримента ?е показала да ?е мере?е (нпр. Га?геровим бро?ачем ) дово?но за ?урушава?е” квантне таласне функци?е пре било ко?ег ?свесног посматра?а” мере?а. ^[7] Поглед на случа? из угла да се ?посматра?е” десило када честица из ?езгра удара у детектор се може развити у теори?е об?ективног урушава?а . Мисаони експеримент захтева ?несвесно посматра?е” детектора да би се ?уве?а?е” ?авило. Насупрот томе, тзв. вишесветовна интерпретаци?а негира да се ?урушава?е” икада и дешава.

Вишесветовна интерпретаци?а и конзистентне исотри?е [ уреди | уреди извор ]

Х?у Еверет , амерички научник из друге тре?ине двадесетог века, 1957. године ?е формулисао вишесветовну интерпретаци?у квантне механике ? ВСИ ( енгл. many-worlds interpretation ? MWI ), познату ?ош и под именом Еверетова интерпретаци?а ( енгл. Everett interpretation ), али и многим другим именима ( енгл. relative state formulation, theory of the universal wavefunction, many-universes interpretation, many-worlds итд.). Ова интерпретаци?а не истиче ?посматра?е” као посебан процес. Наиме, и живо и мртво ста?е мачке тра?е и након отвара?а кути?е, али су та ста?а декохерентна ?едно у односу на друго. Другим речима, када се кути?а отвори, посматрач и могу?е-мртва мачка се раздва?а?у у случа? ?посматрача ко?и гледа у кути?у са мртвом мачком” и у случа? ?посматрача ко?и гледа у кути?у са живом мачком”. Али, како су ?живо и мртво ста?е” ме?усобно декохерентна ста?а, нема ефективне комуникаци?е или интеракци?е ме?у ?има.

Док отвара кути?у, посматрач поста?е ?уплетен” ( нем. verschrankt ) са мачком, тако да се ?ста?а посматрача” ко?а одговара?у живо? и мртво? мачки формира?у; свако ста?е посматрача ?е уплетено или везано са мачком, тако да се ?посматра?е ста?а мачке” и само ?ста?е мачке” подудара?у ?едно са другим. Квантна декохеренци?а осигурава да различити исходи нема?у интеракци?у ?едни са другим. Исти принцип квантне декохеренци?е ?е тако?е важан и за интерпретаци?у по пита?у конзистентних истори?а . Само ?мртва мачка” и ?жива мачка” могу бити део конзистентне истори?е у ово? интерпретаци?и.

Сер Ро?ер Пенроуз да?е следе?у критику:

?	Желео бих раз?аснити да, како ствари сто?е, ово [вишесветовна интерпретаци?а] ?е далеко од резолуци?е Мачкиног парадокса . То ?е тако ?ер не посто?и ништа у формализму квантне механике што би захтевало да ста?е свести не може ук?учивати истовремену перцепци?у ?и живе и мртве” мачке. [8]	”
?  Ро?ер Пенроуз , одломак из к?иге ?Пут до стварности” ( ?The Road to Reality” ), pp. 807.

Какогод, ме?нстрим поглед (ко?и не прихва?а неопходно одобрава?е вишесветовне интерпретаци?е) ?е такав да тврди да ?е декохеренци?а механизам ко?и забра?у?е сличне истовремене перцепци?е. ^{[9] [10]}

Вари?анта експеримента Шредингерова мачка , позната као Машина квантног самоубиства , предложена ?е од стране космолога Макса Тегмарка . Она испиту?е Шредингеров експеримент из тачке гледишта мачке, и тврди да би се кориш?е?ем овог приступа могла уочити разлика изме?у копенхагенске интерпретаци?е и вишесветовне интерпретаци?е.

Склопна интерпретаци?а [ уреди | уреди извор ]

Склопна интерпретаци?а или статистичка интерпретаци?а квантне механике наводи да суперпозици?е нису ништа друго ве? подсклопови ве?ег статистичког склопа. Вектор ста?а се не би приме?ивао на по?единачне експерименте са мачком, него на статистику више слично припрем?ених експеримената. Заговорници ове интерпретаци?е кажу да ово чини Шредингерову мачку ?триви?алном матери?ом”, или ?непотребним проблемом”.

Ова интерпретаци?а ?е послужила да се одбаци иде?а да ?едан физички систем у квантно? механици има математичку дескрипци?у ко?а му одговара у било ком смислу.

Релаци?ска интерпретаци?а [ уреди | уреди извор ]

Релаци?ска интерпретаци?а не прави теме?ну разлику изме?у ?удског експериментатора, мачке и апаратуре, или изме?у живог и неживог система; сви су они системи ко?и подлежу истим правилима еволуци?е таласне функци?е, те би се сви могли сврстати у ?посматраче”. Тако релаци?ска интерпретаци?а допушта различитим посматрачима да да?у различите резоне исте сери?е дога?а?а, зависно о информаци?ама о систему са ко?има располажу. ^[11] Мачка се може сматрати ?посматрачем апаратуре”, док се посматрач може сматрати другим посматрачем система у кути?и ( мачка + апаратура ). Пре отвара?а кути?е, мачка, по сво?о? природи може бити жива и мртва, те имати информаци?е о ста?у апаратуре (атом ?е или доживео распад или ни?е доживео распад); с друге стране, посматрач нема информаци?е о ста?у садржа?а из кути?е. На ова? начин два посматрача истовремено има?у различите резоне ситуаци?е: за мачку се чини да се таласна функци?а апаратуре ?урушила”, а за посматрача се чини да се садржа? из кути?е налази у суперпозици?и. Све док се кути?а не отвори и док оба посматрача не доби?у исте информаци?е о ономе шта се десило, за оба ста?а система се чини да се заиста ?урушава?у” у исти недвосмислен резултат: мачка ?е или жива или мртва.

Теори?е об?ективног урушава?а [ уреди | уреди извор ]

Према теори?ама об?ективног урушава?а , суперпозици?е се уништава?у спонтано (независно од ?спо?аш?их посматра?а”), и то када се досегне об?ективни физички праг ( времена , масе , температуре , иреверзибилности / неопозивости итд.). Тиме се очеку?е да се мачка ?сместила” у недвосмислено ста?е много пре самог отвара?а кути?е. Ово би се могло слободно преформулисати у израз да ?мачка посматра саму себе”, или да ?окруже?е посматра мачку”.

Теори?е об?ективног урушава?а захтева?у модификаци?у стандардне квантне механике како би се суперпозици?ама омогу?ило то да могу уништити процес временске еволуци?е. Ова? процес, познат под именом декохеренци?а , налази се ме?у на?бржим процесима досада познатим у физици . ^[12]

Примена и тестира?а [ уреди | уреди извор ]

Онако како ?е описан, експеримент се чини апсолутно теоретским, а да ?е предлагани концепт са ?машином” конструисан ни?е познато. Какогод, успешни експерименти ко?и ук?учу?у сличне принципе (нпр. суперпозици?е релативно великих об?еката, по стандардима квантне физике) ?есу изво?ени. ^[13] Ови експерименти не показу?у да об?екти величине мачке могу бити суперпозиционирани, ве? ?е познати ?гор?и лимит ста?а мачке” подигнут навише. У многим случа?евима ста?е ?е ?краткоживу?е”, чак и када ?е окруже?е охла?ено скоро па на температуру апсолутне нуле (?273,15 °C).

• ?Ста?е мачке” постигнуто помо?у фотона ^[14]
• ?он берили?ума зароб?ен у ста?е суперпозици?е ^[15]
• Експеримент ко?и ук?учу?е посебну врсту магнетометра ( суперпроводнички уре?а? за квантну интерференци?у ? SQUID , од енгл. superconducting quantum interference device ) доведен у везу са темом мисаоног експеримента: ?Ста?е суперпозици?е не одговара мили?арди електрона ко?и теку у ?едном смеру и мили?арди других електрона ко?и теку у супротном смеру. Суперпроводни електрони се кре?у групно. Сви суперпроводни електрони у SQUID -у теку у оба смера око пет?е истовремено док су у ’ста?у Шредингерове мачке ’.” ^[16]
• Конструисана пи?езоелектрична звучна ви?ушка ко?а може бити постав?ена у суперпозици?у вибрира?у?ег и невибрира?у?ег ста?а; резонатор обухвата око 10 билиона атома ^[17]
• Предложен експеримент ко?и ук?учу?е вирус грипа ^[18]

Код квантних рачунара фраза ?ста?е мачке” ( енгл. cat state ) се уобича?ено односи на специ?алну испреплетеност тзв. к?убита ( енгл. qubits ), где су к?убити у ?еднаким суперпозици?ама ?бива?а 0” и ?бива?а 1”. На пример:

${\displaystyle |\psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\bigg (}|00\ldots 0\rangle +|11\ldots 1\rangle {\bigg )}.}$

Прошире?а / вари?анте [ уреди | уреди извор ]

Ва?неров при?ате? ( енгл. Wigner's friend ) ?е прошире?е / вари?анта Шредингеровог експеримента са два спо?аш?а посматрача: први отвара и прегледа кути?у, а онда сво?а запажа?а преноси другом посматрачу. Проблем ко?и се ?ав?а у овом случа?у ?е то да ли се таласна функци?а ?урушава” када први посматрач отвори кути?у, или само када други посматрач буде обавештен о запажа?има првог.

У другом прошире?у експеримента истакнути физичари су отишли толико далеко да су 1998. године тврдили и предлагали астрономима разматра?е претпоставке да посматра?е тамне матери?е у свемиру може ?сма?ити ?ен животни век ” кроз псеудо-експеримент Шредингерове мачке , иако ?е ово контроверзан поглед на целу проблематичност ситуаци?е. ^{[19] [20]}

Шредингерова мачка у народно? култури [ уреди | уреди извор ]

Експеримент ?е у народно? култури дошао у контакт са скоро па сваком сфером живота:

• литературом: Нил Ге?ман ? Амерички богови , Тери Прачет ? Господари & даме , ?он Грин и Де?вид Левитан ? Вил Гре?сон, Вил Гре?сон , Роберт Антон Вилсон ? трилоги?а Шредингерове мачке ,
  Адам Фелбер ? Шредингерова лопта , Стивен Ма?кл Стерлинг ? трилоги?а Терминатор 2 и др.
• телевизи?ом: лик Квин из Клизача (?ез-ен|Sliders) има ?убимца-мачку по имену Шредингер, у Звездано? капи?и СГ-1 посто?и мачка по имену Шредингер; Доктор Ху , Боунс , Штребери и др.
• видео игрицама: Digital Devil Saga , Wild Arms 3 , Pop'n Music , Portal , Rock Band и др.
• веб стриповима: Schrodinger , Dresden Codak , MS Paint Adventures , Laika & Qubit , Stupidity and Bliss и др.
• музиком: Е?едеа ? Infrared Roses , Марк Розенгартен ? Schrodinger's Cat Strikes Back , Tears for Fears ? Schrodinger's Cat , The Ghost of a Saber Tooth Tiger ? Schroedinger's Cat ,
  The Cruxshadows ? Love and Hatred и др.
• трговином: веб са?т ThinkGeek прода?е ма?ице са мотивима Шредингеровог експеримента ? натписи ?Шредингерова мачка ?е мртва” ( енгл. "Schrodinger's cat is dead." ) и ?Шредингерова мачка ни?е мртва” ( енгл. "Schrodinger's cat is not dead." ), веб са?тови Shirt.woot! , SnorgTees и TeeTurtle тако?е прода?у ма?ице са мотивима Шредингеровог експеримента
• политиком: Хафпостхил ?е из?авио следе?е: ?Изме?у 1999. и 2002. године Мит Ромни ?е некако и био задужен за Бе?н и ни?е био задужен за Бе?н, што га чини Шредингеровом мачком директора извршних власти.” итд.

На друштвеним мрежама ?е често ?уврштава?е” других животи?а или би?а / предмета уместо мачке у експеримент, те исми?ава?е саме парадоксичности и ироничности експеримента несхват?ивог обичном човеку.

Референце [ уреди | уреди извор ]

Спо?аш?е везе [ уреди | уреди извор ]

• ?Како ?е ?една мачка променила науку?” (Б92, 12. август 2013)