Schrödinger's cat: A thought experiment in quantum mechanics - Chad Orzel

Η γάτα του Σρέντιγκερ: Ένα νοητικό πείραμα στην κβαντική μηχανική - Τσαντ Όρζελ

Μετάφραση: Chryssa Takahashi Επιμέλεια: Mary Keramida

Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics,

Ο Αυστριακός φυσικός Έρβιν Σρέντιγκερ

είναι ένας από τους θεμελιωτές της κβαντικής μηχανικής,

but he's most famous for something he never actually did:

αλλά είναι περισσότερο γνωστός για κάτι που τελικά δεν έκανε ποτέ:

a thought experiment involving a cat.

Ένα νοητικό πείραμα με μια γάτα.

He imagined taking a cat and placing it in a sealed box

Φαντάστηκε ότι παίρνει μια γάτα και τη βάζει σε ένα σφραγισμένο κουτί

with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour.

με μια συσκευή που έχει 50% πιθανότητες να σκοτώσει τη γάτα μέσα στην επόμενη ώρα.

At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?"

Στο τέλος της ώρας, ρώτησε: «Ποια είναι η κατάσταση της γάτας;»

Common sense suggests that the cat is either alive or dead,

Η κοινή λογική λέει ότι η γάτα είναι είτε ζωντανή είτε νεκρή,

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

αλλά ο Σρέντιγκερ επισήμανε ότι σύμφωνα με την κβαντική φυσική,

at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead,

τη στιγμή πριν ανοίξει το κουτί, η γάτα είναι εξίσου ζωντανή και νεκρή,

at the same time.

ταυτόχρονα.

It's only when the box is opened that we see a single definite state.

Μόνο όταν ανοίξει το κουτί βλέπουμε μια μοναδική οριστική κατάσταση.

Until then, the cat is a blur of probability,

Μέχρι τότε, η γάτα είναι μια θαμπάδα πιθανοτήτων,

half one thing and half the other.

μισό από το ένα πράγμα και μισό από το άλλο.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

Φαίνεται παράλογο, που ήταν και το θέμα του Σρέντιγκερ.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

Έβρισκε την κβαντική μηχανική τόσο φιλοσοφικά ενοχλητική,

that he abandoned the theory he had helped make

που παράτησε τη θεωρία που βοήθησε να δημιουργηθεί

and turned to writing about biology.

και στράφηκε στο γράψιμο για τη βιολογία.

As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real.

Όμως, όσο παράλογο κι αν φαίνεται, η γάτα του Σρέντιγκερ είναι πολύ αληθινή.

In fact, it's essential.

Στην πραγματικότητα, είναι ουσιώδης.

If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once,

Αν τα κβαντικά αντικείμενα δεν μπορούσαν να είναι ταυτόχρονα σε δύο καταστάσεις,

the computer you're using to watch this couldn't exist.

ο υπολογιστής που χρησιμοποιείτε για να παρακολουθήσετε αυτό δεν θα υπήρχε.

The quantum phenomenon of superposition

Το κβαντικό φαινόμενο της επαλληλίας

is a consequence of the dual particle and wave nature of everything.

είναι ένα αποτέλεσμα του δυαδικού μορίου και της κυματικής φύσης των πάντων.

In order for an object to have a wavelength,

Για να έχει ένα αντικείμενο μήκος κύματος,

it must extend over some region of space,

πρέπει να εκτείνεται σε κάποια περιοχή του χώρου,

which means it occupies many positions at the same time.

που σημαίνει ότι καταλαμβάνει πολλές θέσεις ταυτόχρονα.

Το μήκος κύματος ενός αντικειμένου που περιορίζεται σε έναν μικρό χώρο

The wavelength of an object limited to a small region of space

can't be perfectly defined, though.

δεν μπορεί να προσδιοριστεί τέλεια.

So it exists in many different wavelengths at the same time.

Έτσι, υπάρχει σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος ταυτόχρονα.

We don't see these wave properties for everyday objects

Δεν βλέπουμε αυτές τις ιδιότητες των κυμάτων σε καθημερινά αντικείμενα

because the wavelength decreases as the momentum increases.

επειδή το μήκος κύματος μειώνεται καθώς αυξάνεται η ορμή.

And a cat is relatively big and heavy.

Και η γάτα είναι σχετικά μεγάλη και βαριά.

If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System,

Αν παίρναμε ένα άτομο και το μεγεθύναμε στο μέγεθος του ηλιακού μας συστήματος,

the wavelength of a cat running from a physicist

το μήκος κύματος μιας γάτας που τρέχει από έναν φυσικό

would be as small as an atom within that Solar System.

θα ήταν τόσο μικρό όσο ένα άτομο μέσα σε αυτό το ηλιακό σύστημα.

That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat.

Παραείναι μικρό για να εντοπιστεί,

έτσι δεν θα δούμε ποτέ τη συμπεριφορά του κύματος από μια γάτα.

Όμως ένα μικροσκοπικό σωματίδιο, όπως ένα ηλεκτρόνιο

A tiny particle, like an electron, though,

can show dramatic evidence of its dual nature.

μπορεί να δείξει δραματικά στοιχεία της δυαδικής του φύσης.

If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier,

Αν ρίξουμε ηλεκτρόνια, ένα ένα, σε ένα σετ από δύο στενά κοψίματα σε ένα φράγμα,

each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant,

κάθε ηλεκτρόνιο στην αθέατη πλευρά ανιχνεύεται σε ένα σημείο σε κάποια στιγμή

like a particle.

όπως ένα σωματίδιο.

But if you repeat this experiment many times,

Αλλά αν επαναλάβετε αυτό το πείραμα πολλές φορές,

keeping track of all the individual detections,

σημειώνοντας όλες τις μεμονωμένες ανιχνεύσεις,

you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior:

θα τα δείτε να σκιαγραφούν ένα μοτίβο, χαρακτηριστικό της συμπεριφοράς κυμάτων:

a set of stripes - regions with many electrons

Ένα σετ από λωρίδες - περιοχές με πολλά ηλεκτρόνια

separated by regions where there are none at all.

διαχωρισμένα από περιοχές όπου δεν υπάρχει κανένα.

Block one of the slits and the stripes go away.

Μπλοκάρετε μία από τις σχισμές και οι λωρίδες εξαφανίζονται.

This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits

Αυτό δείχνει ότι το μοτίβο είναι το αποτέλεσμα κάθε ηλεκτρονίου

που περνά ταυτόχρονα μέσα και από τις δύο σχισμές.

at the same time.

A single electron isn't choosing to go left or right

Ένα μεμονωμένο ηλεκτρόνιο δεν επιλέγει να πάει αριστερά ή δεξιά

but left and right simultaneously.

αλλά αριστερά και δεξιά ταυτόχρονα.

This superposition of states also leads to modern technology.

Αυτή η επαλληλία των καταστάσεων οδηγεί και στη μοντέρνα τεχνολογία.

An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit.

Ένα ηλεκτρόνιο κοντά στον πυρήνα ενός ατόμου

υπάρχει σε μια απλωμένη τροχιά, σαν κύμα.

Φέρτε δύο άτομα κοντά

Bring two atoms close together,

and the electrons don't need to choose just one atom

και τα ηλεκτρόνια δεν χρειάζεται να επιλέξουν μόνο ένα άτομο

but are shared between them.

αλλά μοιράζονται μεταξύ τους.

This is how some chemical bonds form.

Έτσι δημιουργούνται μερικές χημικές ενώσεις.

An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B.

Ένα ηλεκτρόνιο σε ένα μόριο δεν είναι απλώς άτομο Α ή άτομο Β, αλλά Α+Β.

Καθώς προσθέτετε περισσότερα άτομα, τα ηλεκτρόνια απλώνονται περισσότερο,

As you add more atoms, the electrons spread out more,

shared between vast numbers of atoms at the same time.

μοιράζονται ανάμεσα σε μεγάλους αριθμούς ατόμων ταυτόχρονα.

The electrons in a solid aren't bound to a particular atom

Τα ηλεκτρόνια στα στερεά δεν συνδέονται σε ένα συγκεκριμένο άτομο

but shared among all of them, extending over a large range of space.

αλλά μοιράζονται με όλα, και επεκτείνονται σε μεγάλο εύρος χώρου.

This gigantic superposition of states

Η γιγαντιαία επαλληλία καταστάσεων

determines the ways electrons move through the material,

προσδιορίζει πώς κινούνται τα ηλεκτρόνια μέσα στο υλικό,

whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor.

είτε είναι ένας αγωγός ή ένας μονωτής ή ένας ημιαγωγός.

Understanding how electrons are shared among atoms

Η κατανόηση του πώς μοιράζονται τα ηλεκτρόνια στα άτομα

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

μας επιτρέπει να ελέγξουμε με ακρίβεια τις ιδιότητες υλικών ημιαγωγών,

like silicon.

όπως η σιλικόνη.

Combining different semiconductors in the right way

Ο συνδυασμός διαφορετικών ημιαγωγών με τον σωστό τρόπο

allows us to make transistors on a tiny scale,

μας επιτρέπει να φτιάξουμε κρυσταλλολυχνίες σε μικρό μέγεθος,

millions on a single computer chip.

εκατομμύρια σε ένα μοναδικό τσιπάκι υπολογιστή.

Those chips and their spread out electrons

Αυτά τα τσιπ και τα απλωμένα ηλεκτρόνιά τους

power the computer you're using to watch this video.

δίνουν ισχύ στον υπολογιστή που βλέπετε αυτό το βίντεο.

An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos.

Ένα παλιό αστείο λέει ότι το Διαδίκτυο υπάρχει

για να μπορούμε να μοιραζόμαστε βίντεο με γάτες.

At a very deep level, though, the Internet owes its existance

Όμως, κατά βάθος, το Διαδίκτυο χρωστά την ύπαρξή του

to an Austrian physicist and his imaginary cat.

σε έναν Αυστριακό φυσικό και τη φανταστική του γάτα.