День: 12 августа 2020

Շրյոդինգերի կատու, մտային փորձ, երբեմն նկարագրվում է որպես պարադոքս, առաջարկել է ավստրիացի ֆիզիկոս Էրվին Շրյոդինգերը 1935 թվականին՝ որպես լուսաբանություն քվանտային մեխանիկայիկոպենհագենյան մեկնաբանության խնդրին, երբ այն կիրառվում է առօրյա օբյեկտների նկատմամբ։ Ներկայացնում է կատվի, որը միաժամանակ և՛ ողջ է, և՛ մեռած՝ մի վիճակ, որը հայտնի է քվանտային վերադրում անունով և արդյունք է կամայական ներատոմային իրադարձության, որը կարող է առաջանալ կամ չի կարող։ Այս մտային փորձը հաճախ է հիշատակվում նաև քվանտային մեխանիկայի մեկնաբանություններում։ Մտային փորձը կազմելու ընթացքում Շրյոդինգերը կիրառում է Verschränkung (խճճվածություն) տերմինը։

Ծագումը և մոտիվացիան

Իրական չափերով կատվի արձան Ցյուրիխի Հուտտենշտրասսե 9 հասցեով տան պարտեզում։ Շրյոդինգերն ապրում էր այս տանը 1921–1926 թվականներին։ Կախված լուսավորությունից, կատուն թվում է ողջ կամ մեռած։

Շրյոդինգերն այս մտային փորձը ձեռնարկել է որպես Այնշտայն-Պոդոլսկի-Ռոզենի պարադոքսի քննարկում։ Այնշտայն-Պոդոլսկի-Ռոզենի հոդվածում ընդգծվում է քվանտային վերադրման տարօրինակ բնույթը, երբ քվանտային համակարգը, ինչպես ատոմը կամ ֆոտոնը, կարող է միաժամանակ գոյություն ունենալ որպես տարբեր հնարավոր ելքերի համապատասխանող բազմաթիվ վիճակների կոմբինացիա։ Ընթացիկ տեսությունը՝ Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը, պնդում էր, որ քվանտային համակարգը մնում է վերադրված վիճակում այնքան ժամանակ, մինչև կփոխազդի արտաքին աշխարհի հետ կամ կենթարկվի դիտարկման։ Այս դեպքում վերադրումը տրոհվում է՝ անցնելով այս կամ այն հնարավոր որոշված վիճակին (ալիքային ֆունկցիայի կոլապս)։ ԱՌՊ փորձը ցույց տվեց, որ միմյանցից մեծ հեռավորության վրա գտնվող մասնիկներից կազմված համակարգը կարող է գտնվել այդպիսի վերադրված վիճակում։ Շրյոդինգերը և Այնշտայնը նամակներ էին փոխանակում Այնշտայնի ԱՊՌ հոդվածի վերաբերյալ, ինչի ընթացքում Այնշտայնը ցույց տվեց, որ անկայուն վիճակում գտնվող վառոդով լի տակառիկը մի որոշ ժամանակ անց կլինի միաժամանակ պայթած և չպայթած վերադրման վիճակներում։

Ավելին լուսաբանելու համար Շրյոդինգերը նկարագրեց, թե ինչպես գործնականում կարելի է վերադրում ստեղծել մեծամասշտաբ համակարգում՝ այն կախված դարձնելով վերադրման վիճակում գտնվող քվանտային մասնիկից։ Շրյոդինգերն առաջարկեց մետաղական խցիկում փակված կատվի սցենարը, որտեղ կատվի կյանքը կամ մահը կախված է ռադիոակտիվ ատոմի վիճակից, այսինքն՝ ատոմը կտրոհվի և կճառագայթի, թե՝ ոչ։ Ըստ Շրյոդինգերի՝ Կոպենհագենյան մեկնաբանությունը ենթադրում է, որ կատուն միաժամանակ ողջ և մեռած է մինչև իր վիճակը դիտարկելը։ Շրյոդինգերը չէր ցանկանում առաջ քաշել ողջ և մեռած կատուների գաղափարը որպես լուրջ հնարավորություն․ նա մտադրվել էր այս օրինակով լուսաբանել գոյություն ունեցող քվանտամեխանիկական տեսակետի աբսուրդայնությունը^[1]։ Սակայն Շրյոդինգերի ժամանակից ի վեր ֆիզիկոսներն առաջարկեցին քվանտային մեխանիկայի տարբեր մեկնաբանություններ, որոնցից մի քանիսը «ողջ և մեռած» կատվի վերադրումը դիտարկում են որպես միանգամայն հնարավոր։ Հղացված լինելով որպես կոպենհագենյան մեկնաբանության (որը գերիշխում էր 1935 թվականին) քննադատություն՝ Շրյոդինգերի կատվի մտային փորձը մնում է քվանտային մեխանիկայի արդի մեկնաբանությունների փորձաքարը։ Ֆիզիկոսները հաճախ օգտագործում են որևէ մեկնաբանության վերաբերմունքը Շրյոդինգերի կատվին՝ լուսաբանելու և համեմատելու համար տվյալ մեկնաբանության որոշակի հատկությունները, առավելություններն ու թերությունները։

Փորձի էությունը

Փակ տուփում տեղադրված է կատու, թունավոր գազով լի սրվակ և ռադիոակտիվ միջուկի հիման վրա մեխանիզմ։ Փորձի պարամետրերն ընտրված են այնպես, որ ռադիոակտիվ միջուկը մեկ ժամվա ընթացքում 1/2 հավանականությամբ կարող է տրոհվել։ Եթե միջուկը տրոհվի, դա կհանգեցնի նրան, որ մեխանիզմը կաշխատի, սրվակը կջարդվի և կատուն կմեռնի։ Ըստ քվանտային մեխանիկայի, քանի դեռ միջուկի վրա փորձ չի կատարվել, նրա վիճակը նկարագրվում է քվանտային վերադրման սկզբունքով՝ տրոհված և չտրոհված միջուկների վիճակում, հետևաբար, եթե կատուն նստած է տուփում, նա և ողջ է, և մահացած միաժամանակ։ Եթե ​​դուք բացեք այն տուփը, որը փորձարարը կարող է տեսնել միայն ինչ-որ մի հատուկ վիճակ է «միջուկ փլուզված և կատուն զոհվել է» կամ «միջուկ էր տրոհվում, իսկ կատուն ողջ է»:

Հարցն այն է, երբ համակարգը դադարում գոյություն ունենալ սուպերպոզիցիոն վիճակում ու ընտրում է մեկը։ Փորձի նպատակն է ցույց տալ, որ քվանտտային մեխանիկան թերի է առանց որոշակի կանոնների, որ նշած է, թե ինչ պայմաններում է տեղի ունենում ալիքային ֆունկցիայի կոլլապս, և կատուն դառնում է մահացած կամ ողջ է մնում, բայց այն դադարում է լինել սուպերպոզիցիոն վիճակում։

Քանի որ պարզ է, որ կատուն պետք է լինի ողջ կամ մահացած (չկա միջանկյալ վիճակ ​​կյանքի և մահվան միջև), դա նշանակում է, որ սա ճշմարիտ է ատոմային միջուկի համար։ Դա, անկասկած, լինելու է կամ տրոհված կամ չտրոհված։

Բնօրինակը հոդվածը հրապարակվել է գերմանական Naturwissenschaften («Բնական գիտություններ») ամսագրում 1935 թվականին։

Քվանտային մեխանիկա
Անորոշությունների սկզբունք

Կոպենհագենյան մեկնաբանում

Համաձայն կոպենհագենյան մեկնաբանման համակարգը դադարում է լինել սուպերպոզիցիոն վիճակում և ընտրում է դրանցից մեկը այն ժամանակ, երբ կատարվում է դիտում, չափում։ Կատվի փորձը ցույց է տալիս, որ այս մեկնաբանմամբ քվանտային չափումը լավ սահմանված չէ։

Այսպիսով, մենք կարող ենք ապավինել հետևյալ մոտեցումանը՝ մակրոսկոպիկ համակարգերում մենք չենք կարող դիտարկել քվանտ երևույթներ, բացառությամբ գերհոսելիության և գերհաղորդականության, այդ պատճառով, երբ մակրոսկոպիկ ալիքային ֆունկցիայի վերադդրումը ալիքային ֆունկցիայի հանգեցնում է ալիքային ֆունկցիայի կոլլապսի։ Քանի որ կատուն մակրոսկոպիկ օբյեկտ է, ապա ըստ կոպենհագենյան մեկնաբանման կատուն սուպերպոզիցիոն վիճակում չի էլ եղել։

Էվերետտի բազմաթիվ աշխարհների մեկնաբանումը

Քվանտային ֆիզիկայի բազմաթիվ աշխարհների մեկնաբանման համաձայն, չափումը չի համարում յուրահատուկ գործողություն․ կատվի երկու վիճակները գոյություն ունեն, բայց դեկոհերենցիայի են ենթարկվում։

Վիգների ընկերոջ պարադոքսը

Վիգների ընկերոջ պարադոքսը Շրեդինգերի կատվի բարդացված տարբերակն է։

Փորձի իմաստը

Յուջին Վիգները մտցրել է ընկերոջ մասին գաղափարը։ Համաձայն նրա փորձի, փորձարարի կատվի վիճակը պարզելուց հետո, նրա ընկերը, ով գտնվում է լաբորատորիայից դուրս, դեռ չգիտի կատուն մեռած է, թե ողջ։ Ընկերը կճանաչի կատվին մեռած կամ ողջ, եթե նրան հաղորդեն դա։ Բայց մնացած ընկերների համար կատվի վիճակը կշարունակվի լինել անորոշ։ Այսպիսով կատուն կհամարվի մեռած կամ ողջ, եթե աշխարհի բոլոր մարդիկ իմանան։ Մինչ այդ պահը կատուն շարունակվում է մնալ միաժամանակ մեռած և ողջ վիճակներում։

Էրվին Ռուդոլֆ Ջոզեֆ Ալեքսանդր Շրյոդինգեր (գերմ.՝ Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, օգոստոսի 12, 1887, Վիեննա, Ավստրո-Հունգարիա — հունվարի 4, 1961, Վիեննա, Ավստրիա), ավստրիացի ֆիզիկոս, քվանտային մեխանիկայի ստեղծողներից։ Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր (1933)։

Ավարտել է Վիեննայի համալսարանը (1910)։ 1920 թվականից՝ Շտուտգարտի, 1921 թվականից՝ Բրեսլաուի (Վրոցլավ), 1921 — 1927 թվականներին՝ Ցյուրիխի բարձրագույն տեխնիկական դպրոցների, 1927 թվականից՝ Բեռլինի, 1933 — 1935 թվականներին՝ Օքսֆորդի, 1936 — 1938 թվականներին՝ Գրացի, 1938-1939 թվականներին՝ Գենտի համալսարանների պրոֆեսոր։ 1940 թվականից՝ Դուբլինի թագավորական ակադեմիայի պրոֆեսոր, ապա իր հիմնադրած բարձրագույն հետազոտությունների ինստիտուտի տնօրեն։ 1956 թվականից՝ Վիեննայի համալսարանի պրոֆեսոր։

Կենսագրություն

Աշխատանքները վերաբերում են մաթեմատիկական ֆիզիկային, հարաբերականության տեսությանը, ատոմային ֆիզիկային, կենսաֆիզիկային։ Ուսումնասիրել է բյուրեղային ցանցի տեսությունը, ստեղծել (1920) գույնի մաթեմատիկական տեսությունը, որն ընկած է արդի գունաչափության հիմքում։

Շրյոդինգերի կարևորագույն վաստակը քվանտային մեխանիկայի տեսության ստեղծումն է (1925 թվականի վերջ — 1926 թվականի սկիզբ)։ Ելնելով մատերիայի ալիքների մասին Լուի դը Բրոյլի վարկածից, Շրյոդինգերը ցույց է տվել, որ ատոմային համակարգերի ստացիոնար վիճակները կարող են դիտարկվել իբրև տվյալ համակարգին համապատասխանող ալիքային դաշտի սեփական տատանումներ։

Գտել է ոչ ռելյատիվիստական քվանտային մեխանիկայի հիմնական հավասարումը և տվել դրա լուծումը մի շարք մասնավոր խնդիրների համար։ Ապացուցել է ալիքային մեխանիկայի ու Վերներ Հայզենբերգի, Մաքս Բոռնի և Պ. Յորդանի «մատրիցային մեխանիկայի» նույնականությունը։ Շրյոդինգերի զարգացրած մաթեմատիակական ֆորմալիզմը և ներմուծած ψ ալիքային ֆունկցիան քվանտային մեխանիկայի և դրա կիրառությունների առավել ադեկվատ մաթեմատիկական ապարատն են։ ՍՍՀՄ ԳԱ արտասահմանյան անդամ (1934)։

Իմ գիտական աշխատություններում, նաև ընդհանրապես կյանքում, ես երբեք հակված չեմ եղել որևէ ընդհանուր գծի, չեմ հետևել ղեկավարող ծրագրի՝ երկարաժամկետ հաշվարկով: Չնայած ես վատ եմ աշխատում թիմում, այդ թվում, ցավոք, աշակերտների հետ, այնուամենայնիվ իմ աշխատանքը երբեք ամբողջովին ինքնուրույն չի եղել, քանի որ որևէ հարցի շուրջ իմ հետաքրքրությունը կախված է եղել ուրիշների հետաքրքրությունից: Ես հազվադեպ եմ ասում առաջին բառը, բայց հաճախ՝ երկրորդը, քանի որ նրա շարժառիթը սովորաբար բողոքելու կամ ուղղելու ցանկություն է…— Է. Շրյոդիննգեր, Ինքնակենսագրություն, էջ 345

Փիլիսոփայական հայացքներ

Շրյոդինգերի կիսանդրին, տեղադրված Վիեննայի համալսարանի հիմնական շենքի բակի կամարաշարում (քանդակագործ Ֆերդինանդ Ուելզ, 1984)

1960 թվականին Շրյոդինգերը հիշել է Առաջին համաշխարհային պատերազմի ավարտի ժամանակների մասին.

Ես մտադրված էի դասավանդել տեսական ֆիզիկա, որպես նմուշ ընդունելով իմ սիրելի ուսուցիչ Ֆրիդրիխ Հազենյոռլի դասախոսությունները, ով զոհվել էր պատերազմի ժամանակ: Մնացած ժամանակ ենթադրում էի զբաղվել փիլիսոփայությունով: Այդ ժամանակ ես խորասուզվել էի Բենեդիկտ Սպինոզայի, Արթուր Շոպենհաուերի, Ռիխարդ Ավենարիուսի աշխատանքներում…Դրանից ոչինչ չստացվեց: Ես ստիպված էի մնալ տեսական ֆիզիկայում և, ի զարմանս ինձ, դրանից ինչ-որ բան ստացվում էր— Էրվին Շրյոդինգեր. Իմ տեսակետը աշխարհի մասին:

Միայն Դուբլին տեղափոխվելուց հետո նա կարողացավ բավականաչափ ժամանակ տրամադրել փիլիսոփայության հարցերին: Նրա մի շարք աշխատանքներ նվիրված էին ոչ միայն գիտության փիլիսոփայության խնդիրներին, այլև ունեին համընդհանուր փիլիսոփայական բնույթ. «Գիտություն և հումանիզմ» (1952), «Բնությունը և հույները» (1954), «Խելքն ու մատերիան» (1958) և «Իմ տեսակետն աշխարհի մասին»: Շրյոդինգերը հատուկ ուշադրություն էր դարձնում դասական փիլիսոփայությանը, որը նրան գրավում էր իր միասնականությամբ և այն նշանակությամբ, որ կարող էր լուծել մի շարք ժամանակակից խնդիրներ: Դրա հետ կապված նա գրել է.

Հնագույն մտածողների մտավոր միջավայր վերադառնալու լուրջ փորձի օգնությամբ, ովքեր ավելի քիչ իմանալով այն, ինչը վերաբերում է բնության իրական վարքագծին, բայց հաճախ շատ քիչ կողմնակալ լինելով, մենք նորից կարող ենք ստանալ նրանցից մտքի ազատությունը, գուցե նրա համար, որ օգտագործենք դա գիտական փաստերի մեր առավել իմացությունը նրանց վաղ սխալներն ուղղելու համար, որոնք դեռևս կարող են մեզ տանել դեպի փակուղի։— Է. Շրյոդինգեր, «Բնությունը և հույները» (1954)

Իր աշխատանքներում, դիմելով հնդկական և չինական փիլիսոփայությանը, Շրյոդինգերը փորձում էր միասնական տեսանկյունից դիտարկել գիտությունն ու կրոնը, մարդկային հասարակությունն ու էթիկայի խնդիրները. միասնության խնդիրը նրա փիլիսոփայական ստեղծագործության հիմնական շարժառիթներից էր: Աշխատանքներում, որոնք կարող են վերագրվել գիտության փիլիսոփայությանը, նա շեշտը դնում էր գիտության և հասարակության ու մշակույթի ամբողջական զարգացման սերտ կապի վրա, քննարկում էր իմացաբանական խնդիրները:

Հիշողություն

Շրյոդինգերի դիմանկարը ավստրիական հազար շիլինգանոց թղթադրամի վրա

• Շրյոդինգերի անունն է կրում Լուսնի վրա գտնվող խառնարաններից մեկը, լուսնային հովիտ (Vallis Schrödinger) և աստերոիդ (13092 Schrödinger):
• Ֆիզիկայում և քվանտային մեխանիկայում նրա անունն են կրում Շրյոդինգերի կատու քվանտային պարադոքսը, նաև մի շարք այլ հասկացություններ. Շրյոդինգերի հավասարում, Շրյոդինգերի պատկերացում:
• 1983 թվականին Ավստրիայում թողարկվեցին Շրյոդինգերի դիմանկարով 1000 շիլինգանոց թղթադրամներ: Դրանք շրջանառության մեջ էին՝ մինչ երկրի եվրոյի անցումը:
• Շրյոդինգերի անունն է կրում Վիեննայի հրապարակներից մեկը, Հումբոլդտի համալսարանի կենտրոնական բնական գիտությունների գրադարանը (Erwin-Schrödinger-Zentrum), 1993 թվականին հիմնադրված Վիեննայի մաթեմատիկական ֆիզիկայի ինստիտուտը (Erwin-Schrödinger-Institut für Mathematische Physik):
• 1956 թվականին Ավստրիայի գիտությունների ակադեմիան սահմանել է Էրվին Շրյոդինգերի անվան մրցանակ (Erwin Schrödinger-Preis), որի առաջին դափնեկիրն ինքն էր: Տեսական և հաշվողական քիմիայի համաշխարհային ասոցիացիան (World Association of Theoretical and Computational Chemists) պարգևատրում է Շրյոդինգերի մեդալով «աչքի ընկնող քիմիկոս‐հաշվարկողին, ով նախկինում չեն արժանացել այդ մրցանակին»:
• Պատկերված է 1987 թվականի ավստրիական նամականիշի վրա: