ما هي قطة شرودنغر؟

'قطة شرودنغر' هي إحدى تلك العبارات التي يتم طرحها بين الحين والآخر في المحادثة. ومع ذلك ، بالنسبة لأولئك الذين لم يكونوا أبدًا طالبًا للفيزياء ، أو على الأقل سمعوا شرح شيلدون حول نظرية الانفجار العظيم ، فقد لا يكون معنى ذلك واضحًا. الإجابة المختصرة هي أن قطة شرودنجر هي اسم تجربة فكرية مشهورة طرحها الفيزيائي إروين شرودنجر لأول مرة. تدعونا الإجابة الطويلة ومصدر أحد أهم النقاشات في الفيزياء لدخول المجال الغريب لميكانيكا الكم ربما لإعادة النظر في افتراضاتنا حول الواقع.

من هو اروين شرودنغر؟

ولد إروين شرودنغر في 12 أغسطس 1887 في فيينا ، عاصمة النمسا-المجر. كان والد إروين ، رودولف شرودنجر ، عالم نبات ومالكًا لمصنع قماش زيتي. والدته ، جورجين ، كانت ابنة أستاذ الكيمياء لرودولف. كان إروين الطفل الوحيد ، وقد نشأ على أنه لوثري وتلقى تعليمه الخاص في المنزل حتى سن 11. برع إروين منذ سن مبكرة في اللغة والرياضيات والفيزياء.

تعليم شرودنغر

التحق شرودنغر بجامعة فيينا ودرس الفيزياء. لقد تأثر بشدة بزملائه الفيزيائيين فرانز إكسنر ، رائد هذا المجال ، وفريتز هسينوهرل ، رئيس الفيزياء النظرية فيما بعد. حصل شرودنغر على درجة الدكتوراه. في عام 1910. تم تجنيده وإرساله إلى إيطاليا كضابط مدفعية في عام 1914. كان شرودنجر أكثر حظًا من زميله ومعلمه ، هاسينوهرل ، الذي قُتل بقنبلة يدوية في عام 1915. وبقي أثناء الحرب ، شغل مناصب هيئة التدريس في عدة جامعات قبل الزواج آن ماري بيرتل عام 1920.

معادلة شرودنجر

في عام 1921 ، أصبح شرودنجر أستاذًا في جامعة زيورخ ، واتضح أن لديه أفكارًا جديدة في مجال الفيزياء الذرية. رداً على النظريات القائلة بأن حركة الإلكترونات داخل الذرة يمكن وصفها بأنها موجة ، قدم شرودنجر الدليل الرياضي الضروري من خلال معادلة نظرية الموجة لعام 1926. قيل إن شرارة الإبداع جاءت خلال علاقة عاطفية مع أحد سكان فيينا القدامى. صديقة.

ولادة ميكانيكا الكم

قدمت معادلة شرودنغر وصفًا قويًا لسلوك وحركة الذرات. من خلال نسب حركتهم إلى موجة احتمالية ، يمكن معالجة موقع وحالة الذرة إحصائيًا. حتى يتم إجراء قياس مباشر ، قيل أن الذرة في حالة تراكب. وفقًا لتفسير كوبنهاجن ، فإن هذا يعني أنه يمكن اعتبارها موجودة في جميع المواقع في وقت واحد. كان السؤال الرئيسي للفيزيائيين ، هل كانت نظرية الموجة مجرد أداة رياضية مريحة أم أنها تصف شيئًا حقيقيًا فيزيائيًا؟ أين الذرة حقا؟

فرشاة مع آينشتاين والنازيين

في عام 1927 انتقل شرودنجر مع زوجته إلى جامعة فريدريش فيلهلم في برلين. هنا كان يفرك المرفقين مع ألبرت أينشتاين. أثناء استمراره في إجراء أبحاث مهمة ومبتكرة هناك ، أصبح منزعجًا بشكل متزايد من تزايد الأجواء المعادية للسامية في ألمانيا. اقتداءًا بأينشتاين ، في عام 1937 غادر ألمانيا وانتقل إلى إنجلترا ، حيث شغل منصبًا في أكسفورد. بعد فترة وجيزة من حصوله على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933.

قطة شرودنغر

على الرغم من دوره المحوري في إنشاء نظرية الموجة ، لم يكن شرودنغر مرتاحًا أبدًا لتداعياتها. مثل العديد من الفيزيائيين ، لم يستطع التوفيق بين عدم اليقين الكمي على المستوى الذري مع تجربتنا اليومية للواقع. في العالم الذي نراه ، يكون للناس والأشياء مكان وحالة محددان ، سواء لاحظناهم أم لا. لتسليط الضوء على هذا التناقض ، صاغ تجربة فكرية تتضمن قطة في صندوق مغلق ، ومادة مشعة ، وعداد جيجر لقياس تحلل المادة.

خلال ساعة واحدة ، سيكون هناك احتمال بنسبة 50٪ أن تتحلل المادة المشعة وتنبعث منها ذرة واحدة. إذا حدث هذا ، فسيقوم عداد جيجر باكتشافه وتنشيط تتابع من شأنه أن يتسبب في تحطيم المطرقة لقارورة من الحمض. سيتم إطلاق الحمض في الصندوق ، مما يؤدي إلى قتل القطة. كان السؤال هل القط حي أم ميت؟

مفارقة قطة شرودنغر

من منظور ميكانيكي الكم ، يُقال إن القطة في حالة متراكبة ، مع احتمال متساوٍ لكونها حية أو ميتة. يتم تحديد حالة القط فقط عندما يتم قياسها أو ملاحظتها. كتب شرودنجر أن هذا يبدو سخيفًا ، لأن القطة بالتأكيد يجب أن تكون واحدة أو أخرى ، سواء قرر أحد المراقبين إلقاء نظرة أم لا. لكن هذه هي بالضبط الطريقة التي يبدو أن الذرات تتصرف بها. من خلال ربط مصير القط بتقلبات النوى الذرية ، كان شرودنجر يوضح المشكلة المركزية لتفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم.

ديي منصة أرجوحة

الهواجس والندم

وغني عن القول ، عندما سئل عن رأيه في تفسير كوبنهاغن لنظرية الموجة الخاصة به ، قال شرودنغر: 'أنا لا أحب ذلك ، وأنا آسف أنه لم يكن لدي أي علاقة به.' استمر شرودنجر في الجدال لسنوات مع معاصريه حول معنى تجربته الخاصة.

هل امتلك شرودنغر قطة بالفعل؟

تقول الشائعات الشائعة أنه في مرحلة ما خلال الثلاثينيات من القرن الماضي ، ربما يكون شرودنجر قد امتلك بالفعل قطًا يُدعى ميلتون في منزله في أكسفورد. لحسن الحظ ، على الرغم من تقديم بعض الإلهام لمالكه ، لا يوجد دليل على أن Schrجزيرةتم وضع قط دينجر في صندوق به قارورة من الحمض.

ميراث

توفي شرودنجر في 4 يناير 1961 في نفس المدينة التي ولد فيها ، فيينا. بحلول وقت وفاته ، ترك هو وقطره النظري علامة لا تمحى على علم ميكانيكا الكم. في حين أن العديد من العقول العظيمة ساهمت في تطوير نظرية الموجة ومفهوم اللاحتمية ، فإن واحدًا فقط سيعرف إلى الأبد باسم أب ميكانيكا الكم ، وهو إروين شرودنغر.