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

Translator: subhash kunnath Reviewer: Netha Hussain

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

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ പ്രാരംഭകറില്‍ ഒരാളാണ് ഓസ്ട്റിയന്‍ ഭൗതികശാസ്ത്റജ്ഞന്‍ ആയ എര്‍വിന്‍ ഷ്രോഡിങ്ങര്‍.

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

പക്ഷേ അദ്ദേഹത്തെ കൂടുതല്‍ പ്രശസ്തനായിരിക്കുന്നത് അദ്ദേഹം ഒരിക്കലും ചെയ്യാത്ത ഒരു കാര്യത്തിന് ആണ്.

a thought experiment involving a cat.

പൂച്ച ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണത്തിന്റെ പേരില്‍.

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

അദ്ദേഹം ഒരു പൂച്ചയെ എടുത്ത് എല്ലാ വശവും അടച്ച ഒരു പെട്ടിയിലാക്കുന്നതായി സങ്കല്‍പ്പിച്ചു.

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

കൂടെ അടുത്ത ഒരു മണിക്കൂറിനുള്ളില്‍ 50% സാധ്യതയോടെ പൂച്ചയെ കൊല്ലാന്‍ ശേഷിയുള്ള ഒരു ഉപകരണവും ഉള്‍പ്പെടുത്തി.

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

ആ ഒരു മണിക്കൂറിനു ശേഷം, അദ്ദേഹം ചോദിച്ചു, "എന്താണ് ആ പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥ?"

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

സാമാന്യബോധം ഉപയോഗിച്ച് ചിന്തിക്കുകയാണെങ്കില്‍ ആ പൂച്ച ഒന്നുകില്‍ ജീവിച്ചിരിക്കുന്നുണ്ടാവാം അല്ലെങ്കില്‍ മരിച്ചിട്ടുണ്ടാവാം.

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

പക്ഷേ ഷ്രോഡിങ്ങര്‍ ശ്രദ്ധയില്‍ പെടുത്തിയത്, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രകാരം,

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

ആ പെട്ടി തുറക്കുന്നതിന് തൊട്ടുമുന്നേയുള്ള നിമിഷം, പൂച്ച പകുതി മരിച്ചും ജീവിച്ചും ഇരിക്കുന്ന അവസ്ഥയില്‍ ആയിരിക്കും,

at the same time.

ഒരേ സമയം തന്നെ.

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

പെട്ടി തുറന്ന സമയത്ത് മാത്രമാണ് നമ്മള്‍ ഒരു നിശ്ചിതമായ അവസ്ഥ കാണുന്നത്.

Until then, the cat is a blur of probability,

അതുവരെ പൂച്ച സംഭവ്യതയുടെ ഒരു മൂടുപടത്തിലാണ്,

half one thing and half the other.

പകുതി ഒന്നും പകുതി വേറൊന്നും.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

ഇത് യുക്തിഹീനമായി തോന്നും, അതുതന്നെ ആണ് ഷ്രോഡിങ്ങറുടെ വാദവും.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് തത്വശാസ്ത്രത്തിന് നിരക്കാത്തതായി കണ്ടെത്തി,

that he abandoned the theory he had helped make

അതുകൊണ്ടുതന്നെ അദ്ദേഹം ഉണ്ടാക്കാന്‍ സഹായിച്ച സിദ്ധാന്തത്തെ അദ്ദേഹം ഉപേക്ഷിക്കുകയും,

and turned to writing about biology.

ജീവശാസ്ത്ര ലേഖങ്ങള്‍ എഴുതുന്നതില്‍ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുകയും ചെയ്തു.

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

യുക്തിഹീനമായി തോന്നുമെങ്കിലും ഷ്രോഡിങ്ങറുടെ പൂച്ച യാഥാര്‍ത്ഥ്യമാണ് .

In fact, it's essential.

വാസ്തവത്തില്‍, അത് അത്യന്താപേക്ഷികവുമാണ്.

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

ക്വാണ്ടം വസ്തുക്കള്‍ക്ക് രണ്ട് അവസ്ഥകളില്‍ ഒരേ സമയം നിലനില്‍ക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ലെങ്കില്‍,

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

നിങ്ങള്‍ ഇതു കാണാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ഉണ്ടാവുമായിരുന്നില്ല.

The quantum phenomenon of superposition

സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ എന്ന ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസം

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

എല്ലാത്തിന്റെയും കണികാതരംഗ ദ്വൈതാവസ്ഥകളുടെ അനന്തരഫലമാണ്.

In order for an object to have a wavelength,

ഒരു വസ്തുവിന് തരംഗദൈര്‍ഘ്യം ഉണ്ടാവുന്നതിന്,

it must extend over some region of space,

അത് ഒരു കുറച്ച് സ്ഥലപ്രദേശത്ത് വ്യാപിച്ച് നിലകൊള്ളണം,

which means it occupies many positions at the same time.

അതായത് അത് പല സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഒരേസമയം സ്ഥിതി ചെയ്യണം.

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

വളരെ ചെറിയ പ്രദേശത്ത് ഒതുങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം

can't be perfectly defined, though.

വ്യക്തമായി നിര്‍വചിക്കാന്‍ പറ്റില്ലെങ്കില്‍ക്കൂടി.

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

അത് പല തരംഗദൈര്‍ഘ്യങ്ങളോടെ ഒരേസമയം നിലകൊള്ളുന്നു.

We don't see these wave properties for everyday objects

ഇത്തരം തരംഗസ്വഭാവം നിത്യജീവിതത്തില്‍ കാണുന്ന വസ്തുക്കളില്‍ നാം കാണാറില്ല,

because the wavelength decreases as the momentum increases.

എന്തുകൊണ്ടെന്നാല്‍ ആക്കം കൂടുന്നതിന് അനുസരിച്ച് തരംഗദൈര്‍ഘ്യം കുറയുന്നു.

And a cat is relatively big and heavy.

ഒരു പൂച്ച താരതമ്യേന വലുതും ഭാരമേറിയതുമാണ്.

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

നമ്മള്‍ ഒരു ആറ്റം എടുത്ത് അതിനെ സൗരയൂഥത്തിന്റെ വലിപ്പത്തിലേക്ക് വലുതാക്കിയാല്‍,

the wavelength of a cat running from a physicist

ഒരു ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനെ പേടിച്ച് ഓടുന്ന ഒരു പൂച്ചയുടെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം

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

സൗരയൂഥത്തിലെ ഒരു ആറ്റത്തോളം ചെറൂതായിരിക്കും.

അത് അളക്കാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാള്‍ വളരെ ചെറുതാണ്, അതുകൊണ്ട് ഒരിക്കലും നാം പൂച്ചയില്‍ തരംഗസ്വഭാവം കാണില്ല.

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

പക്ഷേ, ഇലക്ട്രോണിനെപ്പോലുള്ള ഒരു ചെറിയ കണികയ്ക്ക്,

A tiny particle, like an electron, though,

അതിന്റെ ദ്വൈതസ്വഭാവത്തിന്റെ നാടകീയമായ തെളീവു പ്രകടിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയും.

can show dramatic evidence of its dual nature.

ഒരു മറ കൊണ്ട് വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ട രണ്ട് നേര്‍ത്ത വിടവുകള്‍ക്ക് നേരെ നാം ഓരോരോ ഇലക്ട്രോണുകളായി തൊടുത്തുവിട്ടാല്‍,

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

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

ആ ഇലക്ട്രോണിനെ മറുവശത്ത് ഒരു നിശ്ചിതസ്ഥാനത്ത് ഒരു പ്രത്യേകസമയത്ത് കണ്ടെത്താം,

ഒരു കണിക പോലെ.

like a particle.

പക്ഷേ നിങ്ങള്‍ ഈ പരീക്ഷണം പലതവണ ആവര്‍ത്തിച്ചാല്‍,

But if you repeat this experiment many times,

ഒരോ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളും പ്രത്യേകം ശ്രദ്ധിച്ചാല്‍,

keeping track of all the individual detections,

ഒരു തരംഗസ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ക്രമം നിങ്ങള്‍ക്ക് കണ്ടെത്താനാവും:

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

ഒരു കൂട്ടം വരകള്‍ - ധാരാളം ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഉള്ള സ്ഥലങ്ങള്‍

a set of stripes - regions with many electrons

ഒന്നുമില്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങളാല്‍ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ട് കിടക്കുന്നതായി കാണാം.

separated by regions where there are none at all.

കീറുകളില്‍ ഒന്ന് അടച്ച് വച്ചാല്‍ ഈ വരകള്‍ അപ്രത്യക്ഷമാവുന്നത് കാണാം.

Block one of the slits and the stripes go away.

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

ഒരേസമയം ഓരോ ഇലക്ട്രോണുകളും രണ്ടു കീറുകളില്‍ കൂടിയും സഞ്ചരിക്കുന്നു

എന്താണിത് കാണിക്കുന്നത്?

at the same time.

ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ ഇടത്തോ വലത്തോ പോവണമെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നില്ല

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

but left and right simultaneously.

പക്ഷേ അത് ഇടതു-വലതു ഭഗങ്ങളിലൂടെ ഒരേസമയം കടക്കുന്നു.

This superposition of states also leads to modern technology.

നൂതന സങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തിന് ഈ അവസ്ഥകളുടെ സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ കാരണമായി.

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

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സിന് സമീപം സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണ്‍ ഒരു തരംഗം പോലുള്ള ഓര്‍ബിറ്റില്‍ വ്യാപരിച്ചു കിടക്കുന്നു.

Bring two atoms close together,

രണ്ട് ആറ്റങ്ങളെ അടുത്തടുത്ത് കൊണ്ടുവന്നാല്‍,

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

ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ഒരാറ്റം തിരഞ്ഞെടുക്കേണ്ടിവരുന്നില്ല,

but are shared between them.

അവയ്ക്ക് അത് പങ്കുവയ്ക്കാം.

This is how some chemical bonds form.

ഇത്തരത്തില്‍ ആണ് രാസബന്ധങ്ങള്‍ ഉണ്ടാവുന്നത്.

ഒരു തന്‍മാത്രയിലെ ഇലക്ട്രോണ്‍ ആറ്റം Aയിലോ Bയിലോ അല്ല, A+Bയില്‍ ആണ്.

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

നിങ്ങള്‍ ഇനിയും ആറ്റങ്ങള്‍ ചേര്‍ത്താല്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ കൂടുതല്‍ വ്യാപിച്ച് കിടക്കും.

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

shared between vast numbers of atoms at the same time.

അവ ധാരാളം ആറ്റങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ട് നിലകൊള്ളും.

ഒരു ഖരപദാര്‍ത്ഥത്തിലെ ഇലക്ട്രോണൂകള്‍ ഒരു പ്രത്യേക ആറ്റവുമായി ബന്ധനത്തില്‍ കിടക്കുന്നില്ല

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

പക്ഷേ വലിയൊരു പ്രദേശമാകെ വ്യാപിച്ച് കൊണ്ട് എല്ലാ ആറ്റങ്ങളുമായും പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ടരീതിയില്‍ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു.

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

This gigantic superposition of states

ഈ അവസ്ഥകളുടെ വന്‍തോതിലുള്ള സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍

determines the ways electrons move through the material,

ഇലക്ടോണുകള്‍ എങ്ങിനെ വസ്തുവില്‍ക്കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്നു അത് തീരുമാനിക്കുന്നു,

അത് ഒരു ചാലകമോ രോധകമോ അര്‍ധചാലകമോ ആയിക്കൊള്ളട്ടെ.

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

ഇലക്ടോണൂകള്‍ എപ്രകാരമാണ് പങ്കുവയ്ക്കപ്പെടുന്നത് എന്നു മനസ്സിലാക്കുന്നത്

Understanding how electrons are shared among atoms

നമ്മെ സിലിക്കണ്‍ പോലുള്ള അര്‍ദ്ധചാലകങ്ങളുടെ സ്വഭാവം സൂക്ഷ്മമായി

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

നിയന്ത്രിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നു.

like silicon.

വിവിധതരം അര്‍ദ്ധചാലകങ്ങള്‍ യഥാവിധി സംയോജിപ്പിച്ചാല്‍

Combining different semiconductors in the right way

allows us to make transistors on a tiny scale,

നമുക്ക് വളരെ ചെറിയ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ട്രാന്‍സിസ്ടറുകള്‍

ഒരു കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ചിപ്പില്‍ നിര്‍മിക്കാന്‍ കഴിയും.

millions on a single computer chip.

Those chips and their spread out electrons

അത്തരം ചിപ്പുകളും അവയിലെ വ്യാപിച്ച് കിടക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും

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

നിങ്ങള്‍ ഈ വീഡിയോ കാണാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

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

പൂച്ചകളുടെ വീഡിയോചിത്രങ്ങള്‍ പങ്കുവയ്ക്കാനാണ് ഇന്റെര്‍നെറ്റ് നിലകൊള്ളൂന്നത് എന്നാണ് ഒരു പഴയ തമാശ.

വളരെ അഗാധതലത്തിലെങ്കിലും ഇന്റർനെറ്റ് അതിന്റെ നിലനില്‍പ്പിന്

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

ഒരു ആസ്ത്രിയന്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനോടും അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഭാവനാസൃഷ്‌ടിയായ പൂച്ചയ്ക്കും കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

to an Austrian physicist and his imaginary cat.