تجربة الفكر المعروفة باسم قطة شرودنغر هي واحدة من أشهر مفاهيم ميكانيكا الكم ، وأسيء فهمها. من خلال التفكير بعمق في ذلك ، توصل الباحثون إلى رؤى مذهلة حول الواقع المادي.
من جاء بقطة شرودنغر؟
الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر ، الذي ساعد في العثور على تخصص ميكانيكا الكم ، تصور لأول مرة من معضلة القطط في عام 1935 على أنه تعليق على المشاكل التي طرحها أصلاً النجم ألبرت أينشتاين ، وفقًا لمقال في مجلة كوانتا.
أثناء تطوير فهمهم الجديد للعالم دون الذري ، أدرك معظم زملاء آينشتاين وشرودنغر أن الكيانات الكمية أظهرت سلوكيات غريبة للغاية. دافع الفيزيائي الدنماركي نيلز بور عن فهم أن الجسيمات مثل الإلكترونات لم يكن لها خصائص محددة جيدًا حتى تم قياسها. قبل ذلك ، كانت الجسيمات موجودة في ما يعرف باسم تراكب الحالات ، مع ، على سبيل المثال ، فرصة بنسبة 50 ٪ للتوجيه "لأعلى" وفرصة بنسبة 50 ٪ للتوجيه "للأسفل".
آينشتاين ، على وجه الخصوص ، لم يعجبه هذا التفسير غير الحاسم. أراد أن يعرف كيف يعرف الكون بالضبط أن شخصًا ما يقيس شيئًا ما. سلط شرودنغر الضوء على هذا العبث مع قطه المفاهيمي سيئ السمعة.
افترض شرودنغر في ورقة 1935 بعنوان "الوضع الحالي في ميكانيكا الكم". يتكون الجهاز من صندوق به قارورة مختومة من السيانيد ، يعلوه مطرقة معلقة على عداد جيجر تهدف إلى كتلة صغيرة من اليورانيوم المشع بشكل معتدل. داخل الصندوق ، هناك أيضًا قطة (وتذكر ، هذه تجربة فكرية لم يتم تنفيذها فعليًا).
الصندوق مختوم ، وتركت التجربة للتشغيل لبعض الوقت المحدد ، ربما لمدة ساعة. في تلك الساعة ، فإن اليورانيوم ، الذي تخضع جزيئاته لقوانين ميكانيكا الكم ، لديه بعض الفرص لانبعاث الإشعاع الذي سيتم التقاطه بعد ذلك بواسطة عداد جيجر ، والذي بدوره ، سيطلق المطرقة ويحطم القارورة ، مما يقتل القطة عن طريق التسمم بالسيانيد.
وفقا لأشخاص مثل بور ، حتى يتم فتح الصندوق و "قياس" القط ، سيبقى في تراكب من الأحياء والمتوفى. رفض أناس مثل آينشتاين وشرودنغر مثل هذا الاحتمال ، الذي لا يتوافق مع كل ما تخبرنا به تجربتنا العادية - القطط إما حية أو ميتة ، وليس كلاهما في نفس الوقت.
كتب الصحفي العلمي آدم بيكر في كتابه "ما هو حقيقي؟" (كتب أساسية ، 2018). "كيف يؤدي العدد الهائل من الذرات ، التي تحكمها فيزياء الكم ، إلى ظهور العالم الذي نراه حولنا؟"
هل قطة شرودنغر حقيقية؟
قطع قطة شرودنغر إلى قلب ما كان غريباً حول تفسير بور للواقع: عدم وجود خط فاصل واضح بين الكم والعوالم اليومية. في حين يعتقد معظم الناس أنها تقدم مثالًا لدعم الجسيمات التي تفتقر إلى خصائص محددة بوضوح حتى يتم قياسها ، كانت نية شرودنجر الأصلية هي عكس ذلك تمامًا لإظهار أن مثل هذه الفكرة كانت هراء. ومع ذلك ، فقد تجاهل الفيزيائيون هذه المشكلة إلى حد كبير لعدة عقود ، وانتقلوا إلى المعضلات الأخرى.
ولكن ابتداءً من السبعينيات ، تمكن الباحثون من إظهار أن جسيمات الكم يمكن إنشاؤها في حالات تتطابق دائمًا مع بعضها البعض - لذلك إذا أظهر أحدهم اتجاهًا "علويًا" ، فإن الآخر سيكون "لأسفل" - وهي ظاهرة أطلق عليها شرودنغر التشابك . تم استخدام هذا العمل لدعم المجال الناشئ للحوسبة الكمومية ، التي تعد بإنتاج آلات حسابية أسرع بكثير من التقنيات الحالية.
في عام 2010 ، تمكن الفيزيائيون أيضًا من إنشاء نسخة واقعية من قطة شرودنغر ، وإن كان ذلك بطريقة لا تنطوي على القتل (المعروف أيضًا باسم القتل كيتي). جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، بنى العلماء مرنانًا ، في الأساس شوكة ضبط صغيرة ، بحجم البكسل على شاشة الكمبيوتر. وضعوه في تراكب كان يتأرجح فيه ولا يتذبذب في نفس الوقت ، مما يدل على أن الأجسام الكبيرة نسبيًا يمكن أن تشغل حالات كمية غريبة.
وضعت التجارب الأحدث مجموعات يصل عددها إلى 2000 ذرة في مكانين مختلفين في نفس الوقت ، مما يزيد من ضبابية الخط الفاصل بين الميكروسكوبي والميكروسكوبي. في عام 2019 ، تمكن الباحثون في جامعة غلاسكو من التقاط صورة للفوتونات المتشابكة باستخدام كاميرا خاصة تلتقط صورة كلما ظهر الفوتون مع شريكه المتشابك.
في حين أن الفيزيائيين والفلاسفة لم يتفقوا بعد على كيفية التفكير في العالم الكمي ، أنتجت رؤى شرودنغر العديد من طرق البحث المثمرة ومن المرجح أن تستمر في القيام بذلك في المستقبل المنظور.
