แมวของชโรดิงเงอร์คืออะไร?

แมวของชโรดิงเงอร์คืออะไร?

ภาพยนตร์เรื่องไหนที่จะดู?
 
ชโรดิงเงอร์คืออะไร

'แมวของชโรดิงเงอร์' เป็นหนึ่งในวลีที่พูดถึงกันบ่อยๆ ในการสนทนา แต่สำหรับผู้ที่ไม่เคยเป็นนักศึกษาวิชาฟิสิกส์ หรืออย่างน้อยได้ยินคำอธิบายของเชลดอนเกี่ยวกับทฤษฎีบิ๊กแบง อาจไม่ชัดเจนว่ามันหมายถึงอะไร คำตอบสั้น ๆ คือแมวของชโรดิงเงอร์เป็นชื่อของการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงซึ่งเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ คำตอบและที่มาของข้อโต้แย้งที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในวิชาฟิสิกส์ เชิญชวนให้เราเข้าสู่ขอบเขตที่แปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อพิจารณาสมมติฐานของเราเกี่ยวกับความเป็นจริงอีกครั้ง





เออร์วิน ชโรดิงเงอร์คือใคร?

เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ เกิดเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2430 ที่กรุงเวียนนา เมืองหลวงของออสเตรีย-ฮังการี Rudolph Schrödinger พ่อของ Erwin เป็นนักพฤกษศาสตร์และเจ้าของโรงงานผ้าน้ำมัน จอร์จีน แม่ของเขาเป็นลูกสาวของศาสตราจารย์วิชาเคมีของรูดอล์ฟ เออร์วินเป็นลูกคนเดียวและเติบโตเป็นลูเธอรันและได้รับการศึกษาที่บ้านจนถึงอายุ 11 ขวบ เออร์วินเก่งภาษา คณิตศาสตร์ และฟิสิกส์ตั้งแต่อายุยังน้อย



การศึกษาของชโรดิงเงอร์

ชโรดิงเงอร์ รูปภาพ clu / Getty

Schrödingerลงทะเบียนเรียนที่มหาวิทยาลัยเวียนนาและศึกษาวิชาฟิสิกส์ เขาได้รับอิทธิพลอย่างมากจากเพื่อนนักฟิสิกส์ Franz Exner ผู้บุกเบิกด้านนี้ และ Fritz Hasenohrl หัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ทฤษฎีในภายหลัง Schrödingerได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิต ในปี ค.ศ. 1910 เขาถูกเกณฑ์ทหารและส่งไปอิตาลีในฐานะเจ้าหน้าที่ปืนใหญ่ในปี ค.ศ. 1914 ชโรดิงเงอร์โชคดีกว่าเพื่อนร่วมงานและที่ปรึกษาของเขาที่ชื่อ Hasenohrl ซึ่งถูกระเบิดมือสังหารในปี 1915 รอดจากสงคราม เขาดำรงตำแหน่งคณาจารย์ในมหาวิทยาลัยหลายแห่งก่อนแต่งงาน แอนมารี เบอร์เทล ในปี ค.ศ. 1920



สมการชโรดิงเงอร์

ในปี ค.ศ. 1921 Schrödinger ได้เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยซูริก และเห็นได้ชัดว่าเขามีแนวคิดใหม่ๆ ในสาขาฟิสิกส์ปรมาณู ในการตอบสนองต่อทฤษฎีที่ว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในอะตอมสามารถอธิบายได้ว่าเป็นคลื่น ชโรดิงเงอร์ได้ให้การพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นกับสมการทฤษฎีคลื่นของปี 1926 ของเขา กล่าวกันว่าจุดประกายของความคิดสร้างสรรค์นั้นเกิดขึ้นระหว่างความสัมพันธ์อันร้อนระอุกับชาวเวียนนาเก่า แฟน.

กำเนิดกลศาสตร์ควอนตัม

กลศาสตร์ควอนตัม Schrödinger ภาพเสมือนจริง / Getty Images

สมการของชโรดิงเงอร์ให้คำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับพฤติกรรมและการเคลื่อนที่ของอะตอม ตำแหน่งและสถานะของอะตอมสามารถรักษาตำแหน่งและสถานะของอะตอมได้โดยพิจารณาการเคลื่อนที่ของพวกมันเป็นคลื่นความน่าจะเป็น จนกว่าจะมีการวัดโดยตรง อะตอมถูกกล่าวว่าอยู่ในสถานะซ้อนทับกัน ตามการตีความของโคเปนเฮเกน นี่หมายความว่าสามารถถือได้ในทุกสถานที่ในคราวเดียว คำถามสำคัญสำหรับนักฟิสิกส์คือ ทฤษฎีคลื่นเป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่สะดวกหรืออธิบายสิ่งที่มีอยู่จริงหรือไม่? อะตอมอยู่ที่ไหนจริงๆ?



แปรงกับไอน์สไตน์และนาซี

ในปี ค.ศ. 1927 Schrödinger ได้ย้ายไปอยู่กับภรรยาของเขาที่มหาวิทยาลัยฟรีดริช วิลเฮล์มแห่งเบอร์ลิน ที่นี่เขาถูข้อศอกกับอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในขณะที่ทำวิจัยที่สำคัญและสร้างสรรค์ต่อไปที่นั่น เขาเริ่มตื่นตระหนกมากขึ้นเรื่อยๆ กับบรรยากาศการต่อต้านกลุ่มเซมิติกที่กำลังเติบโตในเยอรมนี ตามแบบอย่างของไอน์สไตน์ ในปี 1937 เขาออกจากเยอรมนีและย้ายไปอังกฤษ โดยรับตำแหน่งที่อ็อกซ์ฟอร์ด ไม่นานหลังจากที่เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1933

แมวของชโรดิงเงอร์

แม้จะมีบทบาทสำคัญในการสร้างทฤษฎีคลื่น แต่ชโรดิงเงอร์ก็ไม่เคยสบายใจกับความหมายของมัน เช่นเดียวกับนักฟิสิกส์หลายคน เขาไม่สามารถกระทบยอดความไม่แน่นอนของควอนตัมในระดับอะตอมกับประสบการณ์ความเป็นจริงในชีวิตประจำวันของเราได้ ในโลกที่เราเห็น คนและวัตถุมีสถานที่และสถานะที่แน่นอน ไม่ว่าเราจะสังเกตหรือไม่ก็ตาม เพื่อเน้นให้เห็นถึงความขัดแย้งนี้ เขาได้กำหนดการทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้องกับแมวในกล่องปิดผนึก สารกัมมันตภาพรังสี และตัวนับ Geiger เพื่อวัดการสลายตัวของสาร

ในช่วงหนึ่งชั่วโมง จะมีโอกาส 50% ที่สารกัมมันตภาพรังสีจะสลายตัวและปล่อยอะตอมเดี่ยวออกมา หากสิ่งนี้เกิดขึ้น ตัวนับ Geiger จะตรวจจับมันและเปิดใช้งานรีเลย์ที่จะทำให้ค้อนทุบขวดกรด กรดจะถูกปล่อยลงในกล่องฆ่าแมว คำถามคือ แมวมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว?

ความขัดแย้งของแมวชโรดิงเงอร์

หญิงสาวที่มีโทรศัพท์ได้รับกอดจากลูกแมว

จากมุมมองทางกลควอนตัม กล่าวกันว่าแมวอยู่ในสถานะซ้อนทับ โดยมีความเป็นไปได้ที่เท่ากันที่จะตายหรือมีชีวิตอยู่ สถานะของแมวจะถูกกำหนดเมื่อวัดหรือสังเกตเท่านั้น เรื่องนี้ดูไร้สาระ Schrödinger เขียนว่า แมวต้องเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง ไม่ว่าผู้สังเกตการณ์จะตัดสินใจดูหรือไม่ก็ตาม ทว่านี่คือลักษณะที่อะตอมมีพฤติกรรม โดยการเชื่อมโยงชะตากรรมของแมวกับความผันผวนของนิวเคลียสของอะตอม Shrödinger ได้แสดงให้เห็นถึงปัญหาสำคัญของการตีความกลศาสตร์ควอนตัมในโคเปนเฮเกน



ล็อคเกอร์ไฟนางฟ้า

ความกังวลและความเสียใจ

แมวชโรดิงเงอร์

เมื่อถูกถามถึงสิ่งที่เขาคิดเกี่ยวกับการตีความโคเปนเฮเกนของทฤษฎีคลื่นของเขา Shrödinger กล่าวว่า: 'ฉันไม่ชอบมัน และฉันขอโทษที่ฉันไม่เคยมีส่วนเกี่ยวข้องกับมัน' ชโรดิงเงอร์ยังคงโต้เถียงกันเป็นเวลาหลายปีกับผู้ร่วมสมัยของเขาเกี่ยวกับความหมายของการทดลองของเขาเอง

Schrödinger เคยเป็นเจ้าของแมวจริงหรือไม่?

ชโรดิงเงอร์ tiburonstudios / Getty Images

ข่าวลือยอดนิยมคือในช่วงทศวรรษที่ 1930 Schrödinger อาจเป็นเจ้าของแมวชื่อ Milton ที่บ้านของเขาใน Oxford โชคดีที่แม้จะเป็นแรงบันดาลใจให้กับเจ้าของของเขา แต่ก็ไม่มีหลักฐานว่าSchrเกาะแมวของ dinger เคยถูกใส่ในกล่องที่มีขวดกรด

มรดก

ซึ่งเป็นเออร์วิน ชโรดิงเงอร์

ชโรดิงเงอร์ถึงแก่กรรมเมื่อวันที่ 4 มกราคม พ.ศ. 2504 ในเมืองเดียวกับที่เขาเกิดคือเวียนนา เมื่อถึงเวลาที่เขาเสียชีวิต ทั้งเขาและแมวตามทฤษฎีได้ทิ้งร่องรอยที่ลบไม่ออกในศาสตร์แห่งกลศาสตร์ควอนตัม ในขณะที่คนเก่งหลายคนมีส่วนในการพัฒนาทฤษฎีคลื่นและแนวคิดเรื่องความไม่แน่นอน แต่มีเพียงคนเดียวเท่านั้นที่จะเป็นที่รู้จักในฐานะบิดาแห่งกลศาสตร์ควอนตัม และนั่นคือเออร์วิน ชโรดิงเงอร์