Dženan Midžić (Gimnazija Bihać, 4. razred) i Muhamed Numanović (Richmond Park Međunarodna škola Tuzla, 2. razred) osvojili su bronzane medalje, dok je Miodrag Ostojić (Tehnička škola “Mihajlo Pupin” Bijeljina, 3. razred) osvojio pohvalu.
Učenici su se takmičili u izradi eksperimentalnih i teorijskih zadataka, i to tokom dva dana u trajanju po pet sati. Svaka država je imala pravo prijaviti do pet učenika.
Iz Richmond Park Međunarodne škole u Tuzli su se zahvalili svima koji su na bilo koji način pomogli, naročito sponzorima i donatorima koji su finansijski pomogli da pokriju troškove učešća tima na Olimpijadi.
“Očekujemo da će naš tim stići na Međunarodni aerodrom u Sarajevu u utorak u 11.00 sati. Uprava škole čestita Društvu fizičara FBiH na čelu sa prof. Benjaminom Fetić, te svim učenicima na odličnom plasmanu, a posebno čestitamo našem učeniku Muhamedu Numanoviću koji je našu državu, kanton, grad i školu učinio ponovo ponosnim. Zahvaljujemo se i Vladi TK na podršci za Muhamedov odlazak na olimpijadu”, saopštili su.
Najbolje rezultate su postigli tradicionalno učenici iz Kine, Južne Koreje, Rusije, Rumunije, SAD-a i Indije.
Boltzmannov argument mozga sugerira da je vjerojatnije da će se jedan mozak spontano i nakratko stvoriti u praznini (zajedno s lažnim sjećanjem da je postojao u našem svemiru) nego da je svemir nastao na način na koji moderna nauka misli da je stvarno bilo. Prvo je predložen kao reductio ad absurdum odgovor na Ludwig Boltzmannovo rano objašnjenje za stanje niske entropije našeg svemira.
U ovom misaonom eksperimentu, Boltzmannov mozak je potpuno oblikovani mozak, zajedno sa sjećanjima na puni ljudski život u našem svemiru, koji nastaje uslijed izuzetno rijetkih slučajnih fluktuacija iz stanja termodinamičke ravnoteže. Teoretski, tijekom izuzetno velikog, ali ne beskonačnog vremena, puki slučajni atomi u praznini mogli bi se spontano okupiti na takav način da sastave funkcionirajući ljudski mozak. Kao i svaki mozak u takvim okolnostima, gotovo bi odmah prestao funkcionirati i počeo bi propadati.
Ideja je dobila ime po austrijskom fizičaru Ludwigu Boltzmannu (1844–1906), koji je 1896. objavio teoriju koja je pokušala objasniti činjenicu da se ljudi nalaze u svemiru koji nije toliko haotičan kao što je nadobudno područje termodinamike predviđalo. Ponudio je nekoliko objašnjenja, od kojih je jedno bilo da bi Svemir, čak i onaj koji je potpuno slučajan (ili u toplotnoj ravnoteži), spontano fluktuirao do uređenijeg (ili niskoentropijskog) stanja. Jedna od kritika ove hipoteze o “Boltzmannovom univerzumu” je da su najčešće termičke fluktuacije što je moguće bliže ravnoteži; prema tome, po bilo kojem razumnom kriterijumu, stvarni ljudi u stvarnom Svemiru bili bi mnogo manje vjerovatni od “mozgova Boltzmanna” koji sami postoje u praznom svemiru.
Boltzmannov mozak dobio je novu važnost oko 2002. godine, kada su se neki kozmolozi počeli zabrinjavati da u mnogim postojećim teorijama o Svemiru izgleda da su ljudski mozgovi u trenutnom Svemiru znatno nadmašeni od Boltzmannovih mozgova u budućem Svemiru koji, slučajno, imaju upravo iste percepcije kao i ljudi; to dovodi do zaključka da su statistički ljudi vjerovatno Boltzmannov mozak. Takav argument reductio ad absurdum ponekad se koristi za argument protiv određenih teorija Univerzuma. Kada se primjenjuju na novije teorije o multiverzumu, Boltzmannovi argumenti mozga dio su neriješenog mjernog problema kosmologije. Boltzmannovi mozgovi ostaju misaoni eksperiment; fizičari ne vjeruju da su ljudi zapravo Boltzmannovi mozgovi, već koriste misaoni eksperiment kao alat za procjenu konkurentskih naučnih teorija.
Boltzmannov svemir
godine matematičar Ernst Zermelo iznio je teoriju da je drugi zakon termodinamike apsolutni, a ne statistički. Zermelo je pojačao svoju teoriju ističući da Poincaré-ova teorema ponavljanja pokazuje da statistička entropija u zatvorenom sistemu na kraju mora biti periodična funkcija; stoga drugi zakon, za koji se uvijek opaža da povećava entropiju, vjerojatno neće biti statistički. Da bi se suprotstavio Zermelovom argumentu, austrijski fizičar Ludwig Boltzmann iznio je dvije teorije. Prva teorija, za koju se sada vjeruje da je ispravna, jest da je Svemir započeo iz nepoznatog razloga u stanju niske entropije. Druga i alternativna teorija, objavljena 1896. godine, ali pripisana 1895. godine Boltzmannovom pomoćniku Ignazu Schützu, je scenarij “Boltzmannovog svemira”. U ovom scenariju, Univerzum provodi veliku većinu vječnosti u beznačajnom stanju toplotne smrti; međutim, tokom dovoljno eona, na kraju će se dogoditi vrlo rijetka toplotna fluktuacija gdje se atomi odbijaju jedni od drugih upravo na takav način da tvore podstrukturu ekvivalentnu cijelom našem posmatranom Svemiru. Boltzmann tvrdi da, iako je većina Svemira bez osobina, ljudi ne vide te regije jer su lišeni inteligentnog života; za Boltzmanna je neupadljivo da čovječanstvo gleda isključivo na unutrašnjost svog Boltzmannovog univerzuma, jer je to jedino mjesto u kojem živi inteligentan život. (Ovo je možda prva upotreba antropijskog principa u modernoj nauci).
Godine 1931. astronom Arthur Eddington istakao je da će promatrači u Boltzmannovim svemirima biti znatno nadmašeni od promatrača u manjim fluktuacijama, budući da je velika fluktuacija eksponencijalno manje vjerovatna od male fluktuacije. Fizičar Richard Feynman objavio je sličan protuargument u okviru svojih čitanih Feynmanovih predavanja iz fizike iz 1964. godine. Do 2004. fizičari su Eddingtonovo zapažanje gurnuli do svog logičnog zaključka: najbrojniji promatrači u čitavoj vječnosti toplotnih fluktuacija bili bi minimalni “Boltzmannovi mozgovi” koji bi iskakali u inače beskorisnom Svemiru.
Spontana formacija U eventualnom stanju ergodijske „toplotne smrti“ Svemira, s obzirom na dovoljno vremena, svaka moguća struktura (uključujući svaki mogući mozak) nastaje slučajnim kolebanjem. Vremenski okvir za ovo povezan je s Poincaréovim vremenom ponavljanja. Eksperimenti u Boltzmannovom stilu usredotočuju se na strukture poput ljudskog mozga koji su vjerojatno samosvjesni promatrači. S obzirom na bilo kakve proizvoljne kriterije za ono što čini Boltzmannov mozak (ili planetu ili svemir), manje strukture koje minimalno i jedva ispunjavaju kriterije znatno su i eksponencijalno češće od većih struktura; gruba analogija je kako su izgledi za stvarnu englesku riječ koja se pojavi kada se protrese kutija slova Scrabble veći od šanse koju će stvoriti cijela engleska rečenica ili odlomak. Prosječni vremenski okvir potreban za formiranje Boltzmannovog mozga znatno je veći od trenutne starosti Svemira. U modernoj fizici, Boltzmannov mozak može nastati bilo kvantnom fluktuacijom, bilo toplotnom fluktuacijom koja obično uključuje nukleaciju.
Kvantna fluktuacija Prema jednom proračunu, Boltzmannov mozak bi se pojavio kao kvantna fluktuacija u vakuumu nakon vremenskog intervala od 10 ^^ 10 ^^50 godina. Ova fluktuacija može se dogoditi čak i u pravom Minkovskom vakuumu (ravni prostorno-vremenski vakuum kojem nedostaje energije vakuuma). Kvantna mehanika u velikoj mjeri favorizira manje fluktuacije koje “posuđuju” najmanje energije iz vakuuma. Tipično, kvantni Boltzmannov mozak iznenada bi se pojavio iz vakuuma (zajedno s ekvivalentnom količinom virtualne antimaterije), ostao samo dovoljno dugo da ima jednu koherentnu misao ili opažanje, a zatim nestao u vakuumu onoliko iznenada koliko se pojavio. Takav mozak je potpuno samostalan i nikada ne može zračiti energiju do beskonačnosti.
Putem nukleacije Trenutni dokazi sugeriraju da vakuum koji prožima svemir koji se može promatrati nije prostor Minkovskog, već de Sitter-ov prostor s pozitivnom kosmološkom konstantom. U de Sitter-ovom vakuumu (ali ne u Minkovskom vakuumu), Boltzmannov mozak mogu nastati nukleacijom ne-virtualnih čestica koje se postepeno slučajno sastavljaju od Hawkingovog zračenja emitiranog iz de Sitter-ovog ograničenog kosmološkog horizonta. Jedna procjena za prosječno vrijeme potrebno do nukleacije je oko 10 ^ 10 ^ 69 godina. Tipični nuklearni Boltzmannov mozak će se, nakon što završi sa aktivnošću, ohladiti na apsolutnu nulu i na kraju potpuno propasti, kao što bi to učinio svaki izolirani objekt u vakuumu svemira. Za razliku od slučaja kvantne fluktuacije, Boltzmannov mozak će zračiti energiju do beskonačnosti. U nukleaciji su najčešće fluktuacije što je moguće bliže toplotnoj ravnoteži, s obzirom na bilo koje proizvoljne kriterije za označavanje fluktuacije “Boltzmannovim mozgom”.
Teoretski, Boltzmannov mozak se takođe može formirati, iako opet sa malom vjerovatnoćom, u bilo koje vrijeme tokom ranog Svemira kojim dominira materija.
Savremene reakcije na Boltzmannov mozak Konsenzus među kozmolozima je da se na neku tek otkrivenu grešku naslućuje iznenađujuća računica da bi Boltzmannov mozak trebao znatno nadmašiti normalni ljudski mozak. Sean Carroll izjavljuje: “Ne raspravljamo o tome da Boltzmannovi mozgovi postoje – pokušavamo ih izbjeći.” Carroll je izjavio da hipoteza da je Boltzmannov mozak rezultira “kognitivnom nestabilnošću”. Budući da, tvrdi, trebalo bi više vremena od trenutne starosti svemira da se mozak formira, a ipak smatra da uočava da postoji u mlađem svemiru, to pokazuje da bi sjećanja i procesi zaključivanja bili nepouzdani da jesu zaista Boltzmannov mozak. Seth Lloyd je izjavio “padaju na Monty Python testu: Prestanite s tim! To je previše glupo!” Novinar New Scientist rezimira da je “polazište za naše razumijevanje svemira i njegovog ponašanja da su ljudi, a ne bestjelesni mozak, tipični promatrači.”
Neki tvrde da se mozak proizveden kvantnom fluktuacijom, a možda čak i mozak proizveden nukleacijom u de Sitter-ovom vakuumu, ne računa kao promatrač. Kvantne fluktuacije je lakše isključiti nego atome s jezgrom, jer se kvantne fluktuacije mogu lakše ciljati izravnim kriterijima (kao što je njihov nedostatak interakcije sa okolinom u beskonačnosti).
Neki kozmolozi vjeruju da bolje razumijevanje stupnjeva slobode u kvantnom vakuumu holografske teorije struna može riješiti Boltzmannov mozak.
Brian Greene kaže: “Uvjeren sam da nisam Boltzmannov mozak. Međutim, želimo da se i naše teorije podudaraju s tim da mi nismo mozgovi Boltzmanna, ali do sada im se to iznenađujuće teško učinilo.”
U scenarijima sa jednim svemirom U jednom de Sitter univerzumu sa kosmološkom konstantom, počevši od bilo kojeg konačnog prostornog dijela, broj “normalnih” posmatrača je konačan i ograničen toplotnom smrću Univerzuma. Ako Svemir traje vječno, broj nuklearnih Boltzmannovih mozgova je, u većini modela, beskonačan; kosmolozi poput Alana Gutha brinu se da bi se zbog toga činilo “beskrajno malo vjerojatnim da mi budemo normalni mozgovi”. Jedno upozorenje je da ako je Univerzum lažni vakuum koji se lokalno raspada u prostor Minkowskog ili Velikog krčenja povezan protiv de Sitter-a za manje od 20 milijardi godina, tada se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija. (Ako je prosječna lokalna stopa lažnog raspada vakuuma preko 20 milijardi godina, Boltzmannova nukleacija mozga je još uvijek beskonačna, jer se Svemir povećava veličinom brže nego što lokalni vakuumski kolaps uništava dijelove Svemira unutar budućih svjetlosnih čunjeva kolapsa). Predloženi hipotetički mehanizmi za uništavanje svemira u tom vremenskom okviru kreću se od superteških gravitinosa do težeg od uočenog gornjeg kvarka koji pokreće “Higgsovu smrt”.
Ako ne postoji kozmološka konstanta i ako je trenutno promatrana energija vakuuma iz kvintesencije koja će se na kraju potpuno raspršiti, također se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija.
U vječnoj inflaciji
Jedna klasa rješenja Boltzmannovog problema s mozgom koristi različite pristupe problemu mjere u kosmologiji: u beskonačnim multiverzumskim teorijama omjer normalnih promatrača i Boltzmannovih mozgova ovisi o tome kako se uzimaju beskonačne granice. Mogle bi se odabrati mjere kako bi se izbjegli znatni dijelovi Boltzmannovih mozgova. Za razliku od slučaja pojedinačnog univerzuma, jedan od izazova u pronalaženju globalnog rješenja u vječnoj inflaciji je taj da se svi sažeti krajolici moraju sažeti; u nekim mjerama posjedovanje čak i malog dijela univerzuma zaraženih Boltzmannovim mozgom dovodi do toga da mjerom multiverzuma u cjelini dominiraju Boltzmannovi mozgovi.
Problem merenja u kosmologiji takođe se hvata u koštac sa odnosom normalnih posmatrača i neobično ranih posmatrača. U mjerama poput odgovarajuće vremenske mjere koja pati od ekstremnog problema “mladosti”, tipični promatrač je “Boltzmannova beba” nastala rijetkim fluktuacijama u izuzetno vrućem, ranom svemiru.
Utvrđivanje da li je sam Boltzmannov promatrač U Boltzmannovim scenarijima mozga, omjer Boltzmannovih mozgova i “normalnih promatrača” astronomski je velik. Gotovo bilo koja relevantna podskupina Boltzmannovih mozgova, poput “mozga ugrađenog u funkcionalna tijela”, “promatrača koji vjeruju da percipiraju 3 K mikrovalno pozadinsko zračenje teleskopima”, “promatrača koji imaju sjećanje na koherentna iskustva” ili “promatrača koji imaju ista serija iskustava kao i ja “, takođe znatno više od” normalnih posmatrača “. Stoga, pod većinom modela svijesti, nije jasno da se može pouzdano zaključiti da sam nije takav „Boltzmannov promatrač“, u slučaju kada Boltzmannovi mozgovi dominiraju Svemirom. Čak i pod modelima svijesti “sadržajnog eksternalizma”, Boltzmann posmatrači koji žive u konstantnim fluktuacijama veličine Zemlje fluktuacija veličine tokom proteklih nekoliko godina premašila je broj “normalnih posmatrača” koji su se pojavili prije “toplotne smrti” Svemira.
Kao što je ranije rečeno, većina Boltzmannovih mozgova ima “nenormalna” iskustva; Feynman je naglasio da, ako neko zna da je tipičan Boltzmannov mozak, ne očekuje da će se “normalna” opažanja nastaviti i u budućnosti. Drugim riječima, u svemiru kojim dominira Boltzmann, većina mozga Boltzmanna ima “nenormalna” iskustva, ali većina promatrača sa samo “normalnim” iskustvom su Boltzmannovi mozgovi, zbog ogromne prostranosti populacije Boltzmannovih mozgova u takvom svemiru.
Schrödingerova mačka je misaoni eksperiment, ponekad opisan kao paradoks, koji je osmislio austrijski fizičar Erwin Schrödinger 1935. godine, iako je ideja potekla od Alberta Einsteina. To ilustrira ono što je vidio kao problem kopenhagenske interpretacije kvantne mehanike primijenjene na svakodnevne predmete. Scenarij predstavlja hipotetičku mačku koja može biti istovremeno i živa i mrtva, stanje poznato kao kvantna superpozicija, kao rezultat povezanosti na slučajni subatomski događaj koji se može dogoditi ili ne dogoditi.
Misaoni eksperiment je često predstavljen u teorijskim raspravama o interpretacijama kvantne mehanike, posebno u situacijama koje uključuju problem sa mjerenjem. Schrödinger je skovao termin Verschränkung (zapletenost) tokom razvijanja misaonog eksperimenta.
Schrödinger je svoj misaoni eksperiment zamislio kao diskusiju o članku EPR-a – nazvanom po svojim autorima Einstein, Podolsky i Rosen – 1935. godine. EPR članak naglasio je kontraintuitivnu prirodu kvantnih superpozicija, u kojima kvantni sistem poput atoma ili fotona može postojati kao kombinacija više stanja koja odgovaraju različitim mogućim ishodima.
Prevladavajuća teorija, nazvana interpretacijom iz Kopenhagena, kaže da kvantni sistem ostaje u superpoziciji sve dok ne djeluje na vanjski svijet ili ga ne promatra vanjski svijet. Kad se to dogodi, superpozicija se urušava u jedno ili drugo od mogućih definitivnih stanja. EPR eksperiment pokazuje da sistem s više čestica odvojenih velikim udaljenostima može biti u takvoj superpoziciji. Schrödinger i Einstein razmijenili su pisma o Einsteinovom članku o EPR-u, tokom kojeg je Einstein istaknuo da će stanje nestabilne bule baruta nakon nekog vremena sadržavati superpoziciju i eksplodiranih i neeksplodiranih stanja.
Da bi dodatno ilustrirao, Schrödinger je opisao kako se, u načelu, može stvoriti superpozicija u sistemu velikih razmjera, čineći ga ovisnim o kvantnoj čestici koja je bila u superpoziciji. Predložio je scenarij s mačkom u zaključanoj čeličnoj komori, pri čemu život ili smrt mačke ovisi o stanju radioaktivnog atoma, bilo da se raspada i emitira zračenje ili ne. Prema Schrödingeru, kopenhagenska interpretacija podrazumijeva da mačka ostaje i živa i mrtva dok ju neko ne promatra. Schrödinger nije želio promovirati ideju mrtvih i živih mačaka kao ozbiljnu mogućnost; naprotiv, namijenio je primjer da ilustrira apsurdnost postojećeg pogleda kvantne mehanike.
Međutim, od Schrödingerovog vremena fizičari su razvili i druge interpretacije matematike kvantne mehanike, od kojih neke smatraju mačkinu superpoziciju “živog i mrtvog stanja” sasvim stvarnom. Bez obzira da li se kutija, uređaj i mačka zapravo smatraju makroskopskim fizičkim objektima, razlikuje se u svrhi u kojoj se mislilo eksperiment koristi. Kada se koristi kao ilustrativni element u drugim misaonim eksperimentima, obično se smatra čisto metaforičnim sistemom da se izbjegne pitanje može li superpozicija trajati značajno u tako velikom obimu bez dekoherencije. Zamišljen kao kritika kopenhagenske interpretacije (prevladavajuća ortodoksija 1935.), Schrödingerov mačji eksperiment i dalje ostaje kamen temeljac za moderne interpretacije kvantne mehanike. Fizičari često koriste način na koji se svako tumačenje odnosi na Schrödingerovu mačku kao način ilustracije i uspoređivanja određenih osobina, snaga i slabosti svakog tumačenja.
Schrödinger je napisao / la:
Čak se mogu postaviti prilično smješni slučajevi. Mačka je stavljena u čeličnu komoru, zajedno sa sljedećim uređajem (koji mora biti zaštićen od direktne smetnje mačke): na Gegerovom brojaču nalazi se sitno malo radioaktivne tvari, tako malo, da je možda u toku sata kada se jedan od atoma raspada, ali isto tako, s jednakom verovatnoćom, možda i nijedan; ako se dogodi, brojač cijevi isprazni i putem releja pusti čekić koji razbija malu tikvicu cijanovodične kiseline. Ako je jedan cijeli sistem ostavio sebi sat vremena, rekli bi da mačka još živi ako se u međuvremenu ni nijedan atom ne raspadne. Prvo atomsko raspadanje otrovalo bi ga. Psi-funkcija čitavog sistema bi se izrazila time što bi živa i mrtva mačka bile pomiješane ili razmazane u jednakim dijelovima.
Tipično je za ove slučajeve da se neodređenost izvorno ograničena na atomsku domenu pretvara u makroskopsku neodređenost, koja se potom može riješiti izravnim promatranjem. To nas sprječava da naivno prihvatimo kao validan „zamagljeni model“ za predstavljanje stvarnosti. Sam po sebi, on ne bi utjelovio ništa nejasno ili kontradiktorno. Postoji razlika između drhtave fotografije i snimke oblaka i magle.
Schrödingerov čuveni misaoni eksperiment postavlja pitanje, “kada kvantni sistem prestaje postojati kao superpozicija stanja i kad postaje jedno ili drugo?” (Tehnički gledano, kada stvarno kvantno stanje prestaje biti netrivijalna linearna kombinacija stanja, od kojih svako nalikuje različitim klasičnim stanjima, i umjesto toga počinje imati jedinstveni klasični opis?). Ako mačka preživi, sjeća se samo žive . Ali objašnjenja EPR eksperimenata koja su u skladu sa standardnom mikroskopskom kvantnom mehanikom zahtijevaju da makroskopski predmeti, poput mačaka i bilježnica, nemaju uvijek jedinstvene klasične opise. Misaoni eksperiment ilustrira ovaj prividni paradoks. Naša intuicija kaže da nijedan promatrač ne može biti u mješavini stanja – ali mačka, čini se iz misaonog eksperimenta, može biti takva smjesa. Da li je mački potrebno da bude promatrač ili da li njeno postojanje u jednom dobro definiranom klasičnom stanju zahtijeva drugog vanjskog promatrača? Svaka alternativa djelovala je apsurdno Einsteinu, koji je bio impresioniran sposobnošću misaonog eksperimenta da istakne ta pitanja. U pismu Schrödingeru iz 1950. godine napisao je:
Vi ste jedini savremeni fizičar, pored Laue, koji vidi da se ne može zaobići pretpostavka stvarnosti, ako je samo jedan iskren. Većina njih jednostavno ne vidi kakvu rizičnu igru igraju sa stvarnošću – stvarnost kao nešto što je nezavisno od eksperimentalno utvrđenog. Njihovu interpretaciju, međutim, najelegantnije opovrgava vaš sistem radioaktivnog atoma + pojačalo + naboj pištolja u prahu + mačka u kutiji, u kojoj psi-funkcija sustava sadrži i mačku živu i raznesenu na komade. Nitko zaista ne sumnja da je prisustvo ili odsustvo mačke nešto nezavisno od čina opažanja.
Napominjemo da se naboj baruta ne spominje u Schrödingerovoj instalaciji, koja koristi Geigerov brojač kao pojačalo, a ugljikovodični otrov umjesto baruta. Barut je spomenut u Einsteinovoj originalnoj sugestiji Schrödinger-u, a Einstein ga je prenosio naprijed u ovu raspravu.
Interpretacije eksperimenta
Od Schrödingerovog vremena predložene su druge interpretacije kvantne mehanike koje daju različite odgovore na pitanja koja postavlja Schrödingerova mačka o tome koliko dugo traju superpozicije i kada (ili da li) propadaju.
Kopenhagenska interpretacija
Ova interpretacija kvantne mehanike je interpretacija iz Kopenhagena. U interpretaciji iz Kopenhagena, sistem prestaje biti superpozicija stanja i postaje jedno ili drugo kada se dogodi promatranje. Ovaj misaoni eksperiment otkriva činjenicu da priroda mjerenja ili promatranja nije dobro definirana u ovoj interpretaciji. Eksperiment se može protumačiti tako da sustav dok je zatvoren okvir istovremeno postoji u superpoziciji stanja “raspadnutog jezgra / mrtva mačka” i “neoplođeno jezgro / živa mačka”, i to samo kad se kutija otvori i promatranjem valna funkcijan se sruši u jedno od dva stanja.
Međutim, jedan od glavnih naučnika povezanih s interpretacijom iz Kopenhagena, Niels Bohr, nikada nije imao na umu propadanje valne funkcije uzrokovano promatračem, jer on valnu funkciju nije smatrao fizički stvarnom, već statističkim alatom; prema tome, Schrödingerova mačka nije mu predstavljala nikakvu zagonetku. Mačka bi bila mrtva ili živa mnogo prije nego što je svjesni promatrač otvorio kutiju. Analizom stvarnog eksperimenta utvrđeno je da je samo mjerenje (na primjer pomoću Geigerovog brojača) dovoljno za kolaps kvantne valne funkcije prije bilo kakvog svjesnog promatranja mjerenja, iako je valjanost njihovog dizajna osporavana. (Stav da se „opažanje“ zauzima kada čestica iz jezgre udari u detektor može se razviti u objektivne teorije kolapsa. Miselni eksperiment zahtijeva detektiranje „nesvjesnog promatranja“ kako bi se dogodio kolaps valnog oblika. Nasuprot tome, pristup mnogih svjetova negira da se kolaps ikad događa.)
Tumačenje mnogih svjetova i dosljedne historije
Hugh Everett je 1957. formulisao interpretaciju kvantne mehanike u mnogim svjetovima, koja ne izdvaja promatranje kao poseban proces. U tumačenju mnogih svjetova, i živa i mrtva stanja mačke ostaju nakon otvaranja kutije, ali su međusobno ukrašena. Drugim riječima, kad se otvori kutija, posmatrač i eventualno mrtva mačka razdvajaju se u promatrača koji gleda u kutiju sa mrtvom mačkom, a promatrač koji gleda kutiju sa živom mačkom. Ali budući da su mrtva i živa stanja dekoncentrirana, nema učinkovite komunikacije ili interakcije između njih.
Prilikom otvaranja okvira promatrač se zapetljava u mačku, pa se formiraju „posmatračka stanja“ koja odgovaraju mački da je živa i mrtva; svako promatračko stanje je zapleteno ili povezano s mačkom tako da “promatranje stanja mačke” i “stanje mačke” korespondiraju jedno s drugim. Kvantna dekoherencija osigurava da različiti ishodi nemaju međusobnu interakciju. Isti mehanizam kvantne dekoherencije važan je i za interpretaciju u smislu konzistentne istorije. Samo „mrtva mačka“ ili „živa mačka“ mogu biti dio dosljedne historije u ovom tumačenju. Smatra se da dekoherencija sprječava istovremeno opažanje više stanja.
Varijantu Schrödingerovog eksperimenta, poznatu kao mašina za kvantno samoubistvo, predložio je kosmolog Max Tegmark. Ona ispituje Schrödingerov eksperiment s mačkama s gledišta mačke i tvrdi da se pomoću ovog pristupa može razlikovati kopenhaška interpretacija i ona mnogih svijetova.
Ansambl interpretacija
Interpretacija ansambla kaže da supozicije nisu ništa drugo nego podsemenici veće statističke cjeline. Vektor stanja ne bi se primjenjivao na pojedinačne eksperimente na mačkama, već samo na statistiku mnogih sličnih pripremljenih pokusa na mačkama. Zagovornici ove interpretacije tvrde da to paradoks Schrödingerove mačke čini trivijalnom materijom, ili ne-pitanjem.
Ovo tumačenje služi za odbacivanje ideje da jedan fizički sistem u kvantnoj mehanici ima matematički opis koji mu na bilo koji način odgovara.
Relacijsko tumačenje
Relacijsko tumačenje ne čini fundamentalnu razliku između ljudskog eksperimentatora, mačke ili uređaja ili između animiranih i neživih sistema; svi su kvantni sistemi kojima vladaju ista pravila evolucije talasnih funkcija i svi se mogu smatrati “promatračima”. Ali relacijsko tumačenje omogućava da različiti promatrači mogu dati različite izvještaje o istom nizu događaja, ovisno o informacijama koje imaju o sustavu. Mačka se može smatrati posmatračem aparata; u međuvremenu, eksperiment se može smatrati drugim posmatračem sistema u okviru (mačka plus uređaj). Prije nego što se kutija otvori, mačka, po prirodi da je živa ili mrtva, ima informacije o stanju aparata (atom je propadao ili nije propadao); ali eksperimentator nema informacije o stanju sadržaja kutije. Na ovaj način, dva promatrača istovremeno imaju različite izvještaje o situaciji: Mački se činilo da „talasa“ talasna funkcija aparata; eksperimentatoru, čini se da je sadržaj kutije u superpoziciji. Sve dok se okvir ne otvori, a oba promatrača imaju iste informacije o onome što se dogodilo, čini se da se oba stanja sustava “urušavaju” u isti definitivni rezultat, mačka koja je ili živa ili mrtva.
Transakcijsko tumačenje
U transakcijskoj interpretaciji aparat emitira napredni val unatrag u vremenu, koji u kombinaciji s valom koji izvor emitira naprijed u vremenu formira stojeći val. Valovi se vide kao fizički stvarni, a aparat se smatra “posmatračem”. U transakcijskoj interpretaciji kolaps valne funkcije je “atemporal” i događa se duž cijele transakcije između izvora i aparata. Mačka nikad nije u superpoziciji. Umjesto toga, mačka je samo u jednom stanju u bilo kojem trenutku, bez obzira na to kad ljudski eksperimentator gleda u kutiju. Transakcijska interpretacija rješava ovaj kvantni paradoks.
Zeno efekti
Zeno efekt zna da uzrokuje kašnjenja u bilo kakvim promjenama od početnog stanja.
S druge strane, anti-zeno efekat ubrzava promjene. Na primjer, ako često zavirite u mačji okvir, možete uzrokovati odgađanja sudbonosnog izbora ili, obrnuto, ubrzati ga. I Zeno efekat i anti-Zeno efekat su stvarni i za koje se zna da se dešavaju sa stvarnim atomima. Kvantni sistem koji se mjeri mora biti snažno povezan s okolnim okruženjem (u ovom slučaju s aparatom, eksperimentalnom prostorom … itd.) Kako bi se dobili tačniji podaci. No, iako nema informacija koje su prenesene u vanjski svijet, smatra se kvazi-mjerenjem, ali čim se informacije o dobrobiti mačke prenose u vanjski svijet (zavirivanjem u okvir) kvazi- merenje se pretvara u mjerenje. Kvazi-merenja, poput merenja, uzrokuju efekte Zenova. Zeno efekti nas uče da bi čak i bez zavirivanja u kutiju mačkina smrt bila odgođena ili ubrzana zbog svog okruženja.
Objektivne teorije kolapsa
Prema objektivnim teorijama kolapsa, superpozicije se uništavaju spontano (bez obzira na vanjsko promatranje), kad se dostigne neki objektivni fizički prag (vremena, mase, temperature, nepovratnosti itd.). Tako bi se očekivalo da bi se mačka doselila u određeno stanje puno prije otvaranja kutije. To bi se moglo lagano izraziti kao “mačka promatra sebe” ili “okolina promatra mačku”.
Objektivne teorije kolapsa zahtijevaju modifikaciju standardne kvantne mehanike kako bi se omogućilo uništavanje superpozicija procesom evolucije vremena.
Prijave i testovi
Schrödingerova mačja kvantna superpozicija stanja i utjecaja okoline kroz dekoherenciju Opisani eksperiment je čisto teorijski i nije poznato da je predloženi stroj konstruiran. Međutim, uspješni eksperimenti koji uključuju slične principe, npr. izvršena su superpozicije relativno velikih (po standardima kvantne fizike) objekata. Ovi eksperimenti ne pokazuju da se objekt veličine mačke može nanositi, ali već ih je gornja granica “stanja mačaka” pomaknula prema gore. U mnogim slučajevima stanje je kratkotrajno, čak i kada se ohladi na gotovo apsolutnu nulu.
Eksperiment koji uključuje superprevodni uređaj za kvantnu interferenciju (“SQUID”) povezan je s temom misaonog eksperimenta: “Stanje superpozicije ne odgovara milijardi elektrona koji teku jednim smjerom i milijardi drugih koji teče drugim putem. Superprevodni elektroni se kreću masovno. Svi supravodljivi elektroni u SQUID struji oba puta oko petlje odjednom kada su u Schrödingerovom mačjem stanju. Izgrađen je piezoelektrični “tuning vilica”, koji se može staviti u superpoziciju vibrirajućeg i ne vibrirajućeg stanja. Rezonator sadrži oko 10 biliona atoma. Predložen je eksperiment koji uključuje virus gripa. Predložen je eksperiment koji uključuje bakteriju i elektromehanički oscilator. U kvantnom računanju izraz “mačje stanje” ponekad se odnosi na stanje GHZ, pri čemu je nekoliko kubita u jednakom superpoziciji od svih 0 i svi su 1; npr.
Prema barem jednom prijedlogu, moguće je utvrditi stanje mačke prije nego što je promatrate.
Proširenja
Wignerov prijatelj varijanta eksperimenta sa dva ljudska promatrača: prvi vrši promatranje vidi li bljesak svjetlosti, a zatim svoje promatranje prosljeđuje drugom promatraču. Ovdje je pitanje: da li se valna funkcija “kolabira” kada prvi promatrač pogleda eksperiment, ili tek kad drugi promatrač bude obaviješten o opažanjima prvog promatrača?
U drugom su dodatku ugledni fizičari otišli toliko daleko da su sugerisali da su astronomi koji su 1998. promatrali tamnu energiju u svemiru možda “smanjili životni vijek” kroz pseudo-Schrödinger-ov scenarij za mačke, iako je to kontroverzno stajalište.
U istraživačkom radu se pokušava naći odgovor na neko pitanje ili provjerava ispravnost neke pretpostavke. Svi mogu uraditi istraživački rad i prije ili kasnije svako nešto istražuje, ali u istraživačkom radu se istraživanje ciljano i sistematski uradi i prezentira. U istraživačkom radu važna je suština i forma rada te prezentacija istog.
Ovo je ono šta jedan istraživački rad treba da sadrži:
NASLOV
ZADATAK: osmislite istraživanje koje ćete sprovesti i postavite hipoteze ili pretpostavke.
Tokom istraživanja bilježite svoja opažanja, a istraživanje opišite prema sljedećim pravilima pisanja istraživačkog rada :
NASLOVNA STRANICA treba sadržavati NASLOV, IME I PREZIME, DATUM IZRADE ILI PREDAJE RADA.
UVOD , CILJ RADA ( navedite dosad poznate činjenice i jasno istaknite hipotezu i cilj svoga istraživanja )
MATERIJAL I METODE ( navedite što ste sve istraživali, što ste sve upotrijebili da biste sproveli istraživanje, opišite kako ste postavili i izvodili istraživanje, opišite kako ste i kada mjerili ili promatrali promjene, kako ste zapisivali rezultate, opis možete dopuniti fotografijom, crtežom, tabelom i sl.)
REZULTATI ( navedite prikupljene rezultate, možete ih opisati riječima, razvrstati u tabele , prikazati grafikonima…)
RASPRAVA ( opišite što ste saznali, uporedite svoje rezultate s postavljenim hipotezama i s podacima koje ste našli u dostupnoj literaturi…)
ZAKLJUČAK ( napišite ga što kraće i preciznije, može i u obliku teza, navesti zaključke donesene na osnovi provedenog istraživanja )
POPIS KORIŠTENE LITERATURE ( navode se svi korišteni radovi: stručna literatura, naučni i popularno – naučni časopisi, informacije dostupne na mrežnim stranicama , sve poredano abecednim redom, ovako : prezime i ime autora, naslov knjige, autor, mjesto i godina izdanja. Za časopise se navode : autor, naslov članka ili rada // naslov časopisa, godište, godina izdanja, broj časopisa, stranice koje obuhvaća dotični rad u časopisu.
POSEBNE NAPOMENE: Rad treba napisati uredno i sažeto. Posebno se cijeni originalnost teme, složenost istraživanja , korišteni izvori i zaključci do kojih se došlo u istraživanju.
