Teoria Schrödingera: opis, cechy, eksperymenty i zastosowanie

Artykuł opisuje, czym jest teoria Schrödingera. Przedstawiono wkład tego wielkiego naukowca w nowoczesną naukę, a także opisano eksperyment myślowy o wymyślonym przez niego kocie. W skrócie, przedstawiono zakres tego rodzaju wiedzy.

Erwin Schrödinger

Znany kot, który nie jest ani żywy, ani martwy,teraz są używane wszędzie. O jego filmach powstają, na jego cześć nazywa się społecznościami o fizyce i zwierzętach, jest nawet taka marka odzieży. Ale najczęściej ludzie oznaczają paradoks z nieszczęśliwym kotem. Ale o swoim twórcy, Erwinie Schrödingerze, z reguły zapomnij. Urodził się w Wiedniu, który był wówczas częścią Austro-Węgier. Był potomkiem bardzo dobrze wykształconej i zamożnej rodziny. Jego ojciec, Rudolph, produkował linoleum i inwestował pieniądze, także w naukę. Jego matka była córką chemika, a Erwin często słuchał wykładów akademickich swojego dziadka.

Ponieważ była jedna z babć naukowcaAngielka, od dzieciństwa interesował się językami obcymi i doskonale opanował angielski. Nic dziwnego, Schrödinger był najlepszy w klasie każdego roku, a na uniwersytecie zadawał trudne pytania. Nauka z początków XX wieku ujawniła już niespójności między bardziej zrozumiałą fizyką klasyczną a zachowaniem cząstek mikro- i nanoświata. Erwin Schrödinger zrezygnował ze wszystkich sił, aby rozwiązać sprzeczności.

Wkład w naukę

Na początek trzeba powiedzieć, że ten fizykzaangażowany w wiele dziedzin nauki. Jednakże, gdy mówimy "teoria Schrodingera", mamy na myśli nie matematycznie ustrukturyzowany opis koloru, który on sam stworzył, ale wkład w mechanikę kwantową. W tamtych czasach technologia, eksperyment i teoria szły ramię w ramię. Opracowano zdjęcie, zarejestrowano pierwsze widma, odkryto zjawisko radioaktywności. Naukowcy, którzy otrzymali wyniki, ściśle nawiązali kontakt z teoretykami: zgodzili się, uzupełnili, argumentowali. Powstały nowe szkoły i gałęzie nauki. Świat grał w bardzo różnych kolorach, a ludzkość otrzymywała nowe zagadki. Pomimo złożoności aparatu matematycznego można opisać, czym jest teoria Schrödingera w prostym języku.

Świat kwantowy - to proste!

Jest dobrze znane, że skala badanychobiekty bezpośrednio wpływają na wyniki. Obiekty widoczne dla oka są zgodne z pojęciami fizyki klasycznej. Teoria Schrödingera ma zastosowanie do ciał o wymiarach sto i sto nanometrów i mniej. A najczęściej mówimy o poszczególnych atomach i mniejszych cząsteczkach. Zatem każdy element mikrosystemu ma jednocześnie właściwości zarówno cząstek jak i fal (dualizm korpuskularno-falowy). Od materialnego świata po elektrony, protony, neutrony itd. Istnieje masa i związana z nią bezwładność, prędkość, przyspieszenie. Od fali teoretycznej - parametry takie jak częstotliwość i rezonans. Aby zrozumieć, w jaki sposób jest to możliwe w tym samym czasie i dlaczego są one nierozerwalnie ze sobą powiązane, naukowcy musieli ponownie rozważyć całą koncepcję struktury substancji.

Teoria Schrödingera implikuje tomatematycznie te dwie właściwości są połączone za pomocą pewnej konstrukcji, zwanej funkcją falową. Znalezienie matematycznego opisu tej koncepcji przyniosło Schroedingerowi Nagrodę Nobla. Jednak sens fizyczny, który jest przypisany do niego przez autora nie pokrywają się z poglądami Bohr, Sommerfeld, Heisenberga i Einsteina, który założył tzw interpretacji kopenhaskiej. Stąd powstał "paradoks kota".

Funkcja falowa

Jeśli chodzi o mikroświat cząstek elementarnych,tracą znaczenie pojęć właściwych dla makroskal: masy, objętości, prędkości, rozmiaru. A prawdopodobieństwa wchodzą same w sobie. Obiekty tej wielkości są niemożliwe do naprawienia przez człowieka - tylko mediowane metody studiowania są dostępne dla ludzi. Na przykład paski światła na wrażliwym ekranie lub na folii, liczba kliknięć, grubość folii, która jest rozpylana. Cała reszta to obszar obliczeń.

Teoria Schrödingera opiera się na równaniach, któreprzyniósł ten naukowiec. Ich integralnym elementem jest funkcja falowa. Jednoznacznie opisuje rodzaj i kwantowe właściwości badanej cząsteczki. Uważa się, że funkcja falowa pokazuje stan, na przykład, elektronu. Jednak ona sama, w przeciwieństwie do idei jej autora, nie ma fizycznego znaczenia. To tylko poręczne narzędzie matematyczne. Ponieważ w tym artykule przedstawiamy teorię Schrödingera prostymi słowami, powiedzmy, że kwadrat funkcji falowej opisuje prawdopodobieństwo znalezienia systemu w określonym z góry stanie.

Kot jako przykład obiektu makro

Z taką interpretacją, która nazywa sięKopenhaga sam autor nie zgadzał się do końca życia. Rozproszono go pojęciem prawdopodobieństwa i nalegał na widoczność samej funkcji, a nie jej kwadratu.

Jako przykład niewypłacalności takich oświadczeń,argumentował, że w tym przypadku mikrokosmos wpłynie na obiekty makro. Teoria Schrödingera cat członkowskie: w zamkniętym pudełku umieścić żywy organizm (na przykład, katalizator) i kapsułkę przy użyciu gazu, które otwiera się, gdy element radioaktywny upadki, i pozostaje zamknięty, jeżeli wystąpi awaria otrzymujemy paradoksu przed otwarciem okna. Zgodnie z koncepcjami kwantowymi atom radioaktywnego pierwiastka z pewnym prawdopodobieństwem przez pewien okres czasu rozpadnie się. Zatem przed eksperymentalną detekcją atom jest zarówno integralny, jak i nienaruszony. I zgodnie z teorią Schroedingera, z tej samej części prawdopodobieństwa, kot jest jednocześnie martwy, ale poza tym żyje. To, zgodzicie się, jest absurdem, ponieważ po otwarciu pudła znajdziemy tylko jeden stan zwierzęcia. I w zamkniętym pojemniku, obok śmiertelnego kapsułki, kot żywy lub martwy, jak te wskaźniki są dyskretne i nie wiążą warianty pośrednie.

Zjawisko to jest konkretne, ale jeszcze nie do pomyśleniakoniec, sprawdzone wyjaśnienie: w przypadku braku warunków ograniczających czas dla określenia konkretnego stanu hipotetycznego kota, ten eksperyment jest niewątpliwie paradoksalny. Jednak zasady kwantowo-mechaniczne nie mogą być stosowane w przypadku obiektów makro. Dokładne narysowanie granicy pomiędzy mikrokosmosem a zwykłym jeszcze się nie wydarzyło. Niemniej jednak zwierzę wielkości kota bez wątpienia jest obiektem makro.

Zastosowanie mechaniki kwantowej

Jeśli chodzi o każde, nawet teoretyczne, zjawisko,pojawia się pytanie, w jaki sposób kot Schrödingera może być użyteczny. Na przykład teoria wielkiego wybuchu opiera się właśnie na procesach związanych z tym eksperymentem myślowym. Wszystko, co dotyczy ultra-wysokich prędkości, super-małej struktury materii, badania wszechświata jako takiego, wyjaśnione jest, między innymi, przez mechanikę kwantową.