Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
1

Как объяснить теорему "Кот Шредингёра" ребёнку?

Minimasha [3.2K] 6 месяцев назад

Как простым языком объяснить теорему "Кот Шредингёра" 9-летнему ребёнку, не понимающему всех этих заумных терминов, но искренне заинтересованному в физике?

Меня ввёл в ступор элементарный вопрос "А что такое квантовая физика?"

2

Вопрос далеко не элементарный... но попытаться объяснить можно. В конце концов, 9 лет - это не три года.

Штука в том, что вещество (что такое вещество - надо объяснять?) не является бесконечно делимым, как полагал один древнегреческий двоечник. Хотя он такой был не один. В какой-то момент мы упрёмся в атомы. В предел делимости ("а-томос" и значит "неделимый", в переводе с древнегреческого).

Однако и сам атом - ещё не конец, он сам состоит из ещё более мелких частиц. И нам, естессно, хочется понять их свойства. А чтобы понять свойства хоть чего - хоть манной каши, хоть протона, - их надо как-то измерить.

И вот тут мы подходим к сути вопроса про кота. Любое измерение - это взаимодействие измерительного инструмента с измеряемым объектом. Когда объект большой, а инструмент маленький, это не вызывает никаких проблем. Если приложить линейку к столу, стол никак не изменится.

Но как только мы переходим на масштаб субатомных частиц, всё уже не так... На этом масштабе и "линейка", и объект примерно в одной весовой категории. И совершенно понятно, что попытка измерить протон другим протоном будет радикально отличаться от попытки измерить стол линейкой. Вот поэтому измерения в квантовой физике в принципе не могут дать однозначного результата (см. отмазку ниже) - измеритель влияет, и сильно влияет, на измеряемый объект, и характер такого влияния отнюдь не всегда известен заранее...

А теперь обещанная отмазка. На самом деле всё куда сложнее, чем вот эта простая аналогия. На самом деле сама природа квантовых объектов не такая, как у "классических" (макрообъектов). Ими правит не детерминисткая физика, оперирующая точными значениями характеристик объектов, а вероятностная. Всё, что можно сказать про квантовый объект, - это что вероятность его нахождения в том или ином состоянии вот такая. Причём состояний с ненулевой вероятностью может быть несколько. У электрона в атоме может быть несколько уровней энергии, электрон в потенциальной яме (житейский пример - светодиоды на квантовых точках) может занимать несколько положений... но в каком из них он находится в любой момент времени - мы не знаем. Мы лишь знаем, что он может находиться вот в этом, или в этом, или в этом, с такой-то вероятностью. О такой ситуации говорят как о суперпозиции (наложении) состояний частицы.

И лишь проводя измерение, мы определяем, в каком из возможных состояний электрон находится в данный момент, в момент измерения. Измерение, сам акт взаимодействия "линейки" и электрона, разрушает суперпозицию и из всех возможных состояний выдаёт какое-то одно.

Вот это и есть кот Шрёдингера. Кот, который, будучи квантовым объектом, может с равной вероятностью находиться в одном из двух состояний: живой или мёртвый. Именно в двух сразу - но ровно потому, что мы не знаем, в каком он находится вот прям щасс, и только до тех пор, пока мы не попытались это выяснить. Но сам акт выяснения - открыли крышку ящика - мгновенно приводит к реализации одного из воможных состояний кота.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
Василий Котеночкин [16.7K]
вобщем-то замечательно, но налицо "отмазка" от кота Шредингера, который никак не квантовый, а макрообъект. Подменяется попыткой объяснения неопределёности Гейзенберга, где наблюдатель влияет на объект наблюдения.
В той же википедии отчётливо формулируется, что мысленный эксперимент Шредингера был нужен для демонстрации коллапса волновых функций. Да, в Вашем ответе фигурирует суперпозиция возможных состояний, и какие-то варианты суперпозиции ведут с обнулению (коллапсу) вероятности существования, но единственное, с чем я соглашусь - "открыли крышку ящика". Эксперимент демонстрирует ТОЛЬКО свойства чёрного ящика и ничего более.
 5 месяцев назад
Грустный Роджер [175K]
Влияние наблюдателя на объект наблюдения ни связано с соотношением неопределённости, которое есть имманентное свойство любой системы или любого объекта независимо от того, наблюдаем мы его или нет. Имхо.  5 месяцев назад
комментировать
3

Что такое квантовая физика, ещё в тридцатые знал каждый советский человек:

Квантовая физика - буржуазная лженаука!

Правда, после кончины товарища Джугашвили, мнение поменялось. Советские учёные и боевой лазер создали, а некто Алферов Ж. И. даже нобелевскую премию получил, за теории на которых современные СиДи работают. Вроде как и не совсем ЛЖЕнаука.

С котом немножко проблематичней. Теоремы точно нет. Есть мысленный эксперимент. Но этот эксперимент имеет к науке (кстати, не квантовая, а атомная физика) такое же отношение, как я к балетмейстеству.

Это как бы популяризаторство науки, имеющее стремление на получение грантов, субсидий и прочих видов финансирования для своего куска пирога от научной деятельности.

Ребёнку это тупо не понять. Как, впрочем, и многим взрослым дяденькам и тётенькам.

Но если не жаль ребёночка,то можете почитать ему перед сном вот такую басню.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID