Perdonar la longitud. Me parece el gato de Schrödinger es mucho más fácil hacer sentido como un viaje a través de QM, en lugar de sólo un par de ecuaciones que alguien dice: "resuelve tus problemas."
El gato de Schrödinger fue sin duda deben ser tomados en serio, en que estaba destinado a ser un serio desafío para ingenuamente la aplicación de la interpretación de Copenhague a los objetos macroscópicos.
El general reto traído es que las construcciones como el gato de Schrödinger tiene tantas partículas, por lo tanto un enorme espacio de estado, de tal manera que la simplificación de abajo en binario estados como "vivo" y "muerto", produce resultados incorrectos.
El verdadero truco para el experimento es el elemento que a menudo es pasado por alto. No es el gato, o el isótopo radiactivo. Ni siquiera la caja. Es el detector dentro de la caja. Usted pregunta si somos "especiales" lo suficiente como para provocar el colapso de la forma de onda. En realidad no nos la apertura de la caja que va a causar un colapso, pero el detector. Su trabajo es tomar un nivel cuántico caso de "una partícula que tiene un 50% de probabilidad de descomposición durante el experimento" en "un clásico de la medición de si la partícula cariados," que luego podemos utilizar para la señal de la máquina a utilizar el martillo para romper el frasco de veneno Solo colocar un detector en una caja no la hace menos de un detector. Se sigue haciendo el clásico cosa.
Así que si queremos tratar el detector como un quantum cosa? Después de todo, el punto del gato de Schrödinger es para pinchar y pinchar en ¿qué pasa si intentamos esto?
Bueno, ahora tenemos que ser un poco más cuidadoso. Tenemos que tener en cuenta no sólo el estado del gato y el isótopo sino también el estado del detector. Y el detector parece ser la parte difícil, ya que el trabajo es ir cuántica y clásica, y que lo hace interesante.
Así que, ¿qué tal una gran cosa acerca de un quantum cosa de todos modos? ¿Por qué necesitamos tener un confuso modelo del mundo. Para la mayor parte (leer: todo lo que usted o yo voy a experimentar en nuestra vida a menos que seamos un físico o a algunos de los sabores de ingeniero) está bien descrito con "clásica" de los comportamientos. Estos no confundirnos. Sin embargo, hay algunas situaciones que surgen a escalas atómica que simplemente actúan "impar". Nos encontramos con situaciones donde las partículas aparecen para teletransportarse a través de paredes o tomar dos caminos al mismo tiempo. Para hacer sentido de esas, necesitábamos nuevas matemáticas.
Las nuevas reglas son, estadísticamente hablando, un superconjunto de las antiguas. En la mayoría de las situaciones, tenemos montones y montones de partículas. No sabemos su estado, pero sí podemos saber probabilística lo que su estado de distribuciones de aspecto. Si ejecuta estas nuevas reglas sobre grandes conjuntos de partículas durante largos períodos de tiempo, se obtiene el mismo resultado que usted espera de una mentalidad clásica (bueno, tal vez "de largo por quantum normas" milisegundos son mucho tiempo para muchos sistemas cuánticos!)
Más al punto del gato de Schrödinger, estas nuevas reglas de obedecer a un principio conocido como "superposición." En Aaron Steven respuesta, él fue muy cuidadoso al señalar que el gato existe en exactamente un estado en todo momento. Hay una buena razón por la que él estaba tan cuidado. Cuando escribimos algo como $|\text{cat}_{initial}\rangle=|\text{alive}\rangle$ o $|\text{cat}_{final}\rangle=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(|\text{alive}\rangle+|\text{dead}\rangle\right)$, estamos describiendo el único estado que el gato está en. Sin embargo, por las reglas de superposición (que todos los sistemas cuánticos obedecer), podemos averiguar el estado del gato estará en mirando cada rama de una suma, de una en una, y luego añadir más adelante (Formalmente, podemos decir que para cualquier lineal de operación $f$ en el sistema de $(f(x_1+x_2) = f(x_1) + f(x_2)$). Esto es conveniente para que usted y yo, porque somos mucho más cómodo pensar a través de lo que le sucede a un "vivo" gato o un "muerto" gato, en lugar de tratar de manejar algunas ecuaciones matemáticas complejas que vinculan ambos. El hecho de que QM wavefunctions tiene esta superposición de propiedad nos permite hacer esto de una manera rigurosa.*
Y, de hecho, para las observaciones, llegamos a la misma cosa Aarón descrito. La probabilidad de nosotros observando el gato vivo es de 50%. Se comporta exactamente como si la vivo/muerto variable fue simplemente desconocido hasta que abra la caja. No hay sorpresas.
Pero la historia no se hace, porque hay otras cosas que podemos hacer para el cuadro.
Hay operaciones que podemos hacer que no operan en dichas formas simples como nuestras observaciones clásicas hacer. Cuántica de los operadores son fascinantes funciones lineales que pueden hacer cosas que no siempre hay que esperar. Después de todo, es por eso que hemos QM. Y esta es la razón por la que el sensor de la materia.
Podemos operar sobre el gato/de la caja/sensor/sistema de partículas con un quantum de operador si nos gusta. Y, si puedo ser un poco informal con él, el sistema después de la interacción podría ser $|\text{cat}_{after}\rangle=a|\text{alive}\rangle+b|\text{dead}\rangle+c|\text{weird}\rangle$, donde $a$ $b$ e $c$ son sólo números reales. El $|\text{alive}\rangle$ maneja los casos que se manejan de forma intuitiva como tener una vida de gato, $|\text{dead}\rangle$ maneja los casos que se manejan de forma intuitiva como tener un gato muerto, y $|\text{weird}\rangle$ agrupa todos los que realmente flojo casos donde la mecánica cuántica dice una cosa, donde nuestra intuición, dice otro. Una de las grandes cosas sobre el bra-ket de notación que a los físicos les gusta usar es que lo puedo usar para capturar correctamente un sistema, incluso cuando se utiliza realmente excéntrico estados como "raro".
Así que ahora tenemos que volver al detector. Este detector podría haber sido cualquier sistema realmente. Hay cosas más interesantes para lanzar en una caja con un gato, pero el experimento llamadas para un detector. Y, de la mano agitando enérgicamente, uno de los aspectos de un buen detector de física de la tierra es que minimiza la probabilidad de que cosas extrañas suceden. Utilizando la ecuación anterior, tratamos de diseñar sensores de tal manera que, para cualquier interacción uno puede hacer con el sistema de apertura de la caja, o cualquier operador cuántico), la constante de $c$ en $c|\text{weird}\rangle$ es muy pequeña ($c\approx 0$). Un sensor que no tienen esta propiedad es una muy pobre del sensor, y que no iba a ser cómodo con la idea intuitiva de que "detecta" que el isótopo radiactivo decae.
Así que este detector (que tiene en sí misma un estado macroscópico) fue diseñado para que sea increíblemente difícil operar el sistema en modo alguno que la distingue de la simple vivos o muertos de los casos que fueron descritos así por ser "desconocido" anterior. Su trabajo es hacer que todo el "colapso cuando se abra el cuadro de" idea desaparecida, debido a que la observación ya ha ocurrido en el interior de la caja por el detector.
Ahora usted puede construir más interesantes experimentos con otras cosas que bonito y limpio detectores. Y usted puede comenzar a ver los efectos cuánticos en el nivel macroscópico. Hay todo un enfoque QM alrededor de estudiar "decoherencia", que se encarga de esto en una estadística rigurosa y hace un buen trabajo en la predicción de los resultados de la más extraña de sistemas que permitan un mejor $|\text{weird}\rangle$ a través de un diseño. Por ejemplo, hay todo un enfoque de la utilización de "débil medidas" que son medidas diseñadas para no molestar "rareza" que ya ocurría en el experimento. Pero en este caso podemos decir cómodamente que el detector "colapsado" la forma de onda. Y, abordar el tema a través de la idea de la decoherencia, incluso podemos mostrar por qué ese término es válido: hemos pensado que el detector de "colapso" lo más raro de la forma de onda en una minúscula parte.
Por eso, nunca olvidar al detector. Se trataba de una pequeña parte del experimento, pero resulta ser que el diablo decidió poner todos sus detalles.
*. Como tal vez útil a un lado, la descomposición, el sí mismo no es muy importante. Esto podría haber sido de $|\text{cat}\rangle=a|\text{male}\rangle+b|female\rangle$, describiendo lo que pasó con el gato si era macho o el gato si era hembra. Las matemáticas, en realidad iba a terminar derecho de cualquier manera. Sin embargo, la selección de los estados que son convenientes para el ser humano haciendo las matemáticas (vivos y muertos), se hace más fácil para aprovechar el principio de superposición para empezar a recoger el problema, en lugar de sólo el desarrollo de nuevas bases.
