Fizika

Vajon milyen lehet a világ?

Friss topikok

Schrödinger macskájának helyes értelmezése

2023.06.04. 15:47 | Takács Ferenc bp. | Szólj hozzá!

Schrödinger macskája egy híres gondolatkísérlet, amely a kvantummechanika Niels Bohr-féle (koppenhágai) értelmezésének egyes nehézségére próbált rávilágítani, és amelynek később abszurd filozófiai (félre)értelmezései adódtak.

A gondolatkísérlet a következő. Egy méretes dobozba, vagy szobába bezárunk egy macskát a megfelelő mennyiségű enni-, és innivalóval, valamint egy különleges gyilkos szerkezettel, amelyben egy adott felezési idejű rádióaktív izotóp valamikor, bármikor elbomolhat, és amikor ez megtörténik, akkor a szerkezet mérgező gázt bocsájt ki, amelytől a macska azonnal elpusztul. Schrödinger felteszi nekünk a kérdést, hogy vajon a dobozban élő, vagy halott macska található, és úgy válaszol rá, hogy amíg nem nyitottuk fel a dobozt, addig a dobozban a macska élő, és holt állapotainak szuperpozíciója található, és az izotóp felezési idejének leteltekor éppen 50%-s az élő, és holt fázis aránya. Ha éppen ekkor felnyitjuk a dobozt, akkor a macska hullámfüggvénye összeomlik, és a macska felveszi vagy a biztos élő, vagy a biztos holt állapotot. Vagyis az izotóp hullámfüggvényét Schrödinger kiterjesztette a macskára is, mivel az izotóp állapotát is csak a doboz felnyitásakor tudjuk meg, mivel az izotóp hullámfüggvényének összeomlása csak annak megfigyelésekor (mérésekor) következhet be.

Ezt a hullámfüggvény érvényességi kiterjesztést azután nagyon sokan meglovagolták, amelyben az intelligens megfigyelő mérési aktusát abszolutizálták, egészen odáig menve, hogy az univerzum is csak addig létezik, amíg van, aki megfigyelje.

A koppenhágai értelmezés nem egzakt fizikai, vagy matematikai definíció, és benne valóban nagy szerepet kap a megfigyelés, vagy mérés mozzanata, amelyben meghatározhatjuk ugyan a kvantum részecske valamely korábbi állapotát, ugyanakkor a mérés meg is változtatja ezt az állapotot. Például az izotóp esetében, ha az nem bomlott eddig le, akkor újraindítja az izotóp óráját. Azonban az a kiterjesztés, amelyben Schrödinger az izotóp állapotát kiterjesztette a macskára, nem korrekt, mivel a macska nem kvantumrészecske, állapotai nem írhatók le az élő-holt alternatívákkal. Sőt a macska olyan bonyolult szerkezet, hogy egy macskánál sokkal egyszerűbb szerkezettel helyettesítve írom le a gondolatkísérletet a helyes értelmezés bemutatásához. Legyen ez a szerkezet egy másodperceket is mutató pontos óra amely azonban megáll az izotóp elbomlásakor.

Ekkor viszonylag egyszerűen felírhatjuk a kísérlet lehetséges kimeneteit. Nyilvánvalóvá válik ugyanis, hogy az izotóp bomlásának nem mi vagyunk a megfigyelői, hanem a mellé helyezett óra, amely megáll, mihelyst az izotóp elbomlott. És ahány másodperc eltelik a doboz kinyitásáig, annyi lehetséges óraállapot szuperpozíciójával számolhatunk. Természetesen analóg óránk is lehet, amelyen az időtartam folytonos, így az állapotok száma végtelen. És amikor kinyitjuk a dobozt, akkor válik számunkra is ismertté, hogy melyik állapot valósult meg, vagyis leolvashatjuk, hogy mennyi idő telt el az izotóp elbomlásáig. Könnyen ráismerhetünk ebben a szituációban, hogy a megfigyelésre szánt mérőműszereink általában is pontosan így működnek, tehát tőlünk függetlenül elvégzik a méréseket, vagyis amit a mi megfigyelői szubjektumunk fontosságáról feltételez akár Bohr, akár Schrödinger, az valójában egy lényegtelen mellékkörülmény.

Hasonlóképpen a macska is megfigyelője az izotóp bomlásának, és amikor ez megtörténik, akkor a macska is bomlásnak indul, amely bomlásnak időbeli lefolyása meghatározott törvényszerűségeket mutat, bár azokat sokkal nehezebb értelmeznünk, mint az óra mutatóját.

Hasonlóképpen például a kétréses interferencia kísérletben sem a megfigyelő jelenléte a fontos, hanem a detektorban megfelelő helyeken rögzülő becsapódások ténye, amely akkor is megtörténik a megfelelően összeállított kísérlet beindítása után, ha a megfigyelő személy elmegy közben ebédelni.

My thoughts on the EPR paradox and wave function collapse

2019.11.19. 09:24 | Takács Ferenc bp. | Szólj hozzá!

The EPR paradox was published by Albert Einstein, Boris Podolsky and Nathan Rosen in 1935. The problem for the EPR paradox is that the state measurements of entangled particles can be spaced far apart, which, in relativity theory, precludes a direct timely causation, yet the results remain consistent and show that the result of one measurement affects the result of the other. The directional dependence of the spin of the entangled particles clearly proves this connection. An earlier interpretation of quantum theory was that spin information is generated when measuring, which, according to the EPR paradox, implies the existence of a hidden parameter that is not contained in quantum theory, and therefore quantum theory is incomplete. However, so far, no hidden parameter has been found, and according to Bell's inequality, there can be no probability variable that can satisfy the quantum theory context. As a result, relativity and quantum theory have so far failed to be compatible.

Gondolataim az EPR paradoxonról, és a hullámfüggvény összeomlásáról

2019.11.18. 09:04 | Takács Ferenc bp. | Szólj hozzá!

Az EPR paradoxon (a paradoxont Albert Einstein, Boris Podolsky és Nathan Rosen publikálta 1935-ben) számára a problémát az okozza, hogy az összefonódott részecskék állapotmérései egymástól nagy távolságra történhetnek, egymástól térszerűen elválasztva, amely a relativitás elmélet szerint kizárja a közvetlen időszerű ok-oksági összefüggést, ugyanakkor a mérések eredménye mégis összefüggésben marad, és azt mutatja, hogy az egyik mérés eredménye befolyásolja a másik mérés eredményét. Az összefonódott részecskék spinjeinek irányfüggése egyértelműen bizonyítja ezt az összetartozást. A kvantumelmélet korábbi értelmezése szerint a méréskor keletkezik a spinre vonatkozó információ, ami az EPR paradoxon szerint olyan rejtett paraméter létezésére utal, amelyet a kvantumelmélet nem tartalmaz, és emiatt a kvantumelmélet nem teljes. Azonban mindeddig nem találtak lehetőséget ilyen rejtett paraméterre, sőt a Bell egyenlőtlenség szerint nem létezhet olyan valószínűségi változó, amely teljesíthetné a kvantumelmélet összefüggését. Emiatt a relativitás elmélet, és a kvantumelmélet mindeddig nem bizonyult összeegyeztethetőnek.

2. Speciális relativitás, Második lecke haladóknak

2013.07.22. 11:33 | Takács Ferenc bp. | Szólj hozzá!

1. Speciális relativitás elméletről általános iskolásoknak

2012.12.04. 16:05 | Takács Ferenc bp. | 2 komment

Talán a fizika oktatása szempontjából sem érdektelen, ahogyan az einsteini speciális relativitás-elméletet a saját számítási példámon keresztül ismertetem, amelyben a könnyebb megértést segítve csak a négy matematikai alapművelet használatára szorítkozom, így tárgyalásom akár nélkülözheti az első kivételével a newton törvények ismeretét, és akár az általános iskola alsó tagozatán is megérthető. Ez a példa persze nem helyettesíti mindazt az elméleti tudást, amit erről a témáról mások leírtak, de megmutatja, hogy ugyanazt a feladatot néha sokkal könnyebben, sokkal kevesebb erőfeszítéssel meg lehet oldani, ha a célnak legmegfelelőbb helyes összefüggéseket használjuk fel.

süti beállítások módosítása