Para comprender el misterioso entrelazamiento cuántico, primero debemos comprender el misterioso fenómeno cuántico.
No importa qué industria estudies, probablemente hayas oído hablar de los maravillosos fenómenos cuánticos. Cosas que parecen increíbles en la vida diaria, como el principio de incertidumbre y el gato de Schrödinger, en realidad existen en el microscópico mundo cuántico.
Muchas personas consideran la extraña teoría cuántica como una biblia y se mantienen alejadas de ella. Algunas personas se lamentaron: "¡La mecánica cuántica es tan increíble que no la entiendo, me siento mareado!"
Si no entiendes la mecánica cuántica, te sentirás mareado. Esta es una reacción muy normal. Escuche los famosos dichos de Feynman, el gran físico que ganó el Premio Nobel de Física. Feynman dijo: "Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica". Niels Bohr, otro fundador de la teoría cuántica, también dijo: "Si alguien no está confundido acerca de la teoría cuántica, no está confundido. Entiéndalo". "Dado que tanto Feynman como Bohr lo dijeron, no me atrevo a alardear aún más.
Así que no esperemos 'comprender' la mecánica cuántica todavía. El propósito de esta serie de artículos es permitirnos aprender más Comprenda la mecánica cuántica a fondo. Porque la mecánica cuántica es misteriosa, pero es la teoría probada con mayor precisión en la historia de la ciencia. Ha pasado por una historia difícil de más de 100 años y ha alcanzado el mayor logro de la sabiduría humana. Es como si nunca hubieras navegado por Internet o escrito un correo electrónico. Puede considerarse como un gran arrepentimiento en la vida.
Cuando mencionamos los fenómenos cuánticos hace un momento, hablamos de Schrödinger. , nuestra discusión puede partir de esto.
E. Schrödinger (1887-1961) es un famoso físico austriaco y uno de los fundadores de la mecánica cuántica. Ganó el Premio Nobel de Física en 1933. La ecuación de Schrödinger. describir el movimiento de átomos, electrones y otras partículas microscópicas en mecánica cuántica es
Entonces, primero debemos saber, ¿qué es un 'estado de superposición'?
Según nuestra experiencia diaria. , Un objeto siempre está en un estado fijo en un momento determinado. Por ejemplo, si digo: Mi hija está ahora en la sala, o digo: Mi hija no está en la sala ahora, debe ser uno de los. dos estados, en el mundo cuántico microscópico la situación es diferente. Las partículas microscópicas pueden estar en el llamado "estado de superposición", lo cual es incierto. Por ejemplo, los electrones pueden estar en dos posiciones diferentes al mismo tiempo: A y. B, es decir, los electrones están ambos en A. pero no en A.. Los estados de los electrones son "presente" y "ausente", y los dos estados se superponen con una cierta probabilidad. Este estado mixto de los electrones se llama. un 'estado de superposición'.
Un lector sabio dirá: “Mi hija o está en la sala ahora mismo o no está en la sala. Está claro de un vistazo. Si el electrón está en A o no en A, ¿no lo sabrías midiéndolo? "Así es. Cuando medimos el estado de un electrón, el estado de superposición del electrón ya no existe, sino que "colapsa" en "en A" o "no en A", que es uno de dos estados. Sin embargo, la diferencia entre microscópico y macroscópico es antes de la observación. El hecho de que la hija no esté en la sala de estar ya se ha convertido en un hecho antes de la observación, y no depende de "ver" o "no ver". Sin embargo, el estado de la microelectrónica antes del colapso sí lo es. No es concluyente y no está determinado por el colapso hasta que se mide. Ésta es la maravilla de la superposición cuántica en el mundo microscópico.
Aunque los fenómenos cuánticos parecen misteriosos, las conclusiones de la mecánica cuántica han sido confirmadas desde hace mucho tiempo. Muchos experimentos aceptados y aplicados en diversos campos. La física cuántica tiene un gran impacto en nuestra vida diaria moderna. En base a esto, la revolución electrónica y la revolución óptica nos han llevado a la era de la información informática actual. -tecnología" hoy en día.
Cómo interpretar la teoría básica de la mecánica cuántica sigue siendo una cuestión de opinión. Esto también preocupó profundamente a sus fundadores, incluido el gran Einstein. Las características son tan diferentes de las leyes macroscópicas que físicos como Schrödinger no podían resolverlo, por lo que Schrödinger publicó un artículo titulado "La situación actual de la mecánica cuántica" en 1935.
En la quinta sección del artículo, Schrödinger compiló un experimento ideal llamado "El gato de Schrödinger", tratando de convertir la incertidumbre microscópica en incertidumbre macroscópica y la confusión microscópica en paradoja macroscópica, para atraer la atención de todos. ¡en realidad! Los físicos han debatido durante mucho tiempo esta paradoja.
La siguiente es una descripción experimental del 'Gato de Schrödinger'.
Mete un gato en una caja cerrada y luego conecta la caja a un dispositivo que contiene instalaciones nucleares y de gases tóxicos. Imaginemos que este núcleo tiene un 50% de posibilidades de desintegrarse. A medida que se descompone, libera una partícula que activa la instalación de gas y mata al gato. Según los principios de la mecánica cuántica, este núcleo atómico se encuentra en una superposición de estados descompuestos y no descompuestos cuando no se observa, por lo que el pobre gato debería estar en una superposición de "muerto" y "vivo" en consecuencia. Vivo o muerto, vivo o muerto, el estado es incierto hasta que alguien abre la caja y observa.
Los gatos del experimento se pueden comparar con los electrones (o átomos) en el mundo microscópico. En la teoría cuántica, los electrones pueden estar en una superposición de dos estados (0 y 1) en lugar de en un estado fijo. Si aplicamos el concepto de estado de superposición a los gatos, es decir, el gato en estado de superposición está medio muerto y vuelve a la vida.
La teoría cuántica cree que el gato de Schrödinger es una superposición de “muerto” y “vivo” si no se abre la tapa y se observa. El gato siempre estará en un estado superpuesto de estar vivo y muerto al mismo tiempo. Esto es seriamente contrario a nuestra experiencia diaria. Un gato está vivo o muerto. ¿Cómo podría no estar vivo ni muerto, medio muerto? No subestimes este experimento de física ideal que suena ridículo. Es importante no sólo en física, sino también en filosofía.
Hablando de filosofía, los lectores inteligentes se reirán de nuevo, porque en el pensamiento filosófico antiguo, declaraciones tan engañosas y ambiguas son raras. ¿No es ésta la idea de la dialéctica? Estoy yo en ti, tú estás en mí, uno es dos, dos es uno, dos es uno, el cielo y el hombre son uno, y así sucesivamente, eso es todo.
Esto es cierto, por eso algunas personas lo comparan con el gato de Schrödinger: antes de que un hombre y una mujer empiecen a enamorarse, no saben si el resultado será bueno o malo. En este momento, el resultado del amor puede verse como una mezcla de bien y mal. Si quieres saber el resultado, la única forma es intentarlo, pero mientras lo intentes, ¡cambiarás el resultado original!
No importa cómo se interprete y entienda al gato de Schrödinger desde una perspectiva humanista, la gente todavía piensa que la teoría cuántica suena un poco extraña. Algunos lectores pueden decir: "¡Me has retrasado mucho tiempo, pero todavía no entiendo la mecánica cuántica!"
Afortunadamente, acabamos de vacunar a los lectores, ¿no? ¡Nadie entiende la mecánica cuántica, ni siquiera el propio Schrödinger! La intención original de Schrödinger era utilizar los absurdos resultados del experimento del "gato de Schrödinger" para ridiculizar la interpretación probabilística de la mecánica cuántica de la Escuela de Copenhague y el concepto de "función de onda" introducido por la ecuación de Schrödinger. Pero, de hecho, este experimento hipotético le ha permitido a Schrödinger. sostenerse sobre sus propios cimientos. Lo contrario de la teoría. No es de extrañar que los físicos hablen ridículamente de Schrödinger.
Hasta ahora hemos explicado durante mucho tiempo los entresijos del experimento con el gato de Schrödinger, pero no hemos mencionado a la novia de Schrödinger. Luego, agregue rápidamente este chisme para evitar decepcionar a los lectores.
Schrödinger debe tener un encanto personal extraordinario, ser encantador y tener muchas novias. ¿De qué otra manera podría haber inspirado al dramaturgo neoyorquino Matthew Wells a escribir una obra de teatro llamada "La chica de Schrodinger"?
Las siguientes son fotografías y carteles de cuando esta obra de teatro se representó en San Francisco y Nueva York de 2001 a 2003.
La chica de Schrödinger es una comedia romántica poco convencional sobre el amor, el sexo y la física cuántica. El dramaturgo Matthew Wells nunca había recibido una educación científica más allá del plan de estudios de la escuela secundaria, pero estaba fascinado por los misterios de la física. Dijo: "Nunca me involucraré en las matemáticas, pero encuentro que los conceptos, visiones y analogías detrás de ellas son fascinantes". ¿Es más difícil la dualidad esposa-amante o la dualidad esposa-amante? "Se dice que Schrödinger tuvo muchas amantes e hijos ilegítimos, así como muchos confidentes. Las novias de Schrödinger eran tan impredecibles como el gato de Schrödinger, y las opiniones de Schrödinger sobre el amor y el matrimonio eran tan sobresalientes como su teoría de la física. Algunas personas dicen que Schrödinger era un Personaje tipo "semilla apasionada". Aunque tenía muchas amantes, realmente amaba a una mujer.
Quizás podamos utilizar el lenguaje de la mecánica cuántica para hacer una analogía: la vida emocional y sexual de Schrödinger siempre se encuentra en un complejo estado de superposición que incluye muchos estados propios. Al cabo de un cierto período de tiempo, cuando el estado de superposición "colapsó" hasta convertirse en un determinado estado propio, Schrödinger cayó en brazos de su novia.
Sin embargo, entre las muchas amigas de Schrödinger había una mujer muy inusual y misteriosa, que se convirtió en la heroína de esta obra de teatro.
Antes de la Navidad de 1925, Schrödinger se fue de vacaciones a los hermosos y nevados Alpes como de costumbre, pero esta vez no fue su esposa Anne quien lo acompañó, sino una misteriosa novia vienesa. La novia de Schrödinger es muy misteriosa. Aún hoy, más de 80 años después, nadie ha verificado su identidad. Ella no era la amante de Schrödinger como saben los investigadores. Independientemente, durante el tiempo que la pareja estuvo junta en la boda, esta misteriosa chica inspiró enormemente a Schrödinger, manteniéndolo sorprendentemente en un estado de gran creatividad y perspicacia. Por tanto, los físicos dicen que la gran obra de Schrödinger se completó durante un período apasionante de su vida. El propio Schrödinger no lo negó. Él cree que al observar a esta sorprendente mujer, ha encontrado la clave de la aparentemente contradictoria dualidad onda-partícula que asola al mundo científico. Efectivamente, al año siguiente, Schrödinger publicó seis artículos importantes consecutivos sobre mecánica cuántica y propuso la famosa ecuación de Schrödinger. Por eso, mientras disfrutamos de los brillantes logros científicos y tecnológicos que aporta la mecánica cuántica, también debemos agradecer la contribución de esta misteriosa niña.
En resumen, fue 'la misteriosa novia de Schrödinger' la que inspiró la imaginación y la inspiración de Schrödinger, permitiéndole establecer la ecuación de Schrödinger que sigue la función de onda de las partículas del mundo microscópico. Entonces, Schrödinger no estuvo de acuerdo con la interpretación de Copenhague de la función de onda e ideó el experimento mental del "Gato de Schrödinger". Según palabras del propio Schrödinger, quería utilizar este "dispositivo diabólico" para hacer que la gente lo oliera. Schrödinger dijo: Verá, si interpreta la función de onda como una onda de probabilidad de partículas, llegará a una conclusión absurda: un gato está vivo y muerto. ¡Así que la afirmación de las ondas de probabilidad es insostenible!
Este gato es realmente espeluznante y la controversia en torno a él continúa hasta el día de hoy. Incluso Hawking, el gran físico actual, dijo una vez enojado: "¡Tan pronto como oí hablar del gato de Schrödinger, corrí a buscar un arma y quise matarlo con una pistola!"
En el mundo macroscópico, Es imposible que existan gatos muertos y gatos vivos, pero muchos experimentos han confirmado la existencia de estados de superposición en el mundo microscópico. En resumen, a través del gato de Schrödinger conocemos los estados de superposición y su colapso cuando se miden.
La existencia de estados de superposición es el mayor misterio de la mecánica cuántica, la raíz del misterio de los fenómenos cuánticos y la clave para nuestra comprensión de la mecánica cuántica.
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