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

Šredingerova mačka: misaoni eksperiment u kvantnoj mehanici - Čed Orzel (Chad Orzel)

Prevodilac: Tijana Mihajlović Lektor: Mile Živković

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

Austrijski fizičar Ervin Šredinger je jedan od osnivača kvantne mehanike,

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

ali se najviše proslavio zbog nečega što zapravo nikada nije uradio:

a thought experiment involving a cat.

misaoni eksperiment koji uključuje mačku.

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

Zamislio je mačku koja je smeštena u zatvorenoj kutiji

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

sa uređajem koji je imao 50 % šansi da ubije mačku u toku sledećeg sata.

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

Na kraju tog sata, postavio je pitanje: „U kakvom je stanju mačka?”

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

Zdrav razum navodi na pomisao da je mačka živa ili mrtva,

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

ali je Šredinger tvrdio da je, prema kvantnoj fizici,

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

u deliću sekunde kada se kutija otvara, mačka jednako živa i mrtva

at the same time.

u isto vreme.

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

Tek kada se kutija otvori, vidimo jedno od ta dva definitivna stanja.

Until then, the cat is a blur of probability,

Do tada, mačka je izmaglica mogućnosti,

half one thing and half the other.

pola jedna, a pola druga stvar.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

Ovo se čini apsurdno, što je i Šredingerova poenta.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

Mislio je da je kvantna fizika toliko filozofski uznemirujuća po razum,

that he abandoned the theory he had helped make

da je napustio teoriju čiji je nastanak pomogao

and turned to writing about biology.

i okrenuo se pisanju o biologiji.

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

Apsurdna kakvom se i čini, Šredingerova mačka je veoma stvarna.

In fact, it's essential.

U stvari, suštinska je.

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

Da za kvantne objekte nije moguće da budu odjednom u dva stanja,

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

kompjuter koji koristite ne bi mogao da postoji.

The quantum phenomenon of superposition

Kvantna pojava superpozicije

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

posledica je dvojne prirode čestice i talasne prirode svega.

In order for an object to have a wavelength,

Da bi predmet imao talasnu dužinu,

it must extend over some region of space,

mora da se proširi preko nekog područja prostora,

which means it occupies many positions at the same time.

što znači da zauzima mnogo pozicija u isto vreme.

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

Talasna dužina predmeta ograničenog na malo područje prostora

can't be perfectly defined, though.

ipak se ne može savršeno definisati.

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

Dakle, postoji na mnogo različitih talasnih dužina u isto vreme.

We don't see these wave properties for everyday objects

Ne vidimo talasne osobine za svakodnevne predmete

because the wavelength decreases as the momentum increases.

jer se talasna dužina smanjuje kako se momentum povećava,

And a cat is relatively big and heavy.

a mačka je relativno velika i teška.

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

Ako bismo uzeli pojedinačni atom i uvećali ga do veličine Sunčevog sistema,

the wavelength of a cat running from a physicist

talasna dužina mačke koja beži od fizičara

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

bila bi jednako mala kao i atom unutar tog Sunčevog sistema.

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

To je isuviše malo da bi bilo primetno, pa nikada nećemo videti

ponašanje talasa kod mačke.

A tiny particle, like an electron, though,

Sićušna čestica kao elektron, na primer,

can show dramatic evidence of its dual nature.

može prikazati dramatičan dokaz o svojoj dvojnoj prirodi.

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

Ako ispaljujemo elektrone jedan po jedan na par uskih proreza na nekoj prepreci,

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

svaki elektron na udaljenoj strani je pojedinačno mesto u određenom trenutku,

like a particle.

kao čestica.

But if you repeat this experiment many times,

Međutim, ako ponovite ovaj eksperiment mnogo puta,

keeping track of all the individual detections,

vodeći evidenciju o svim pojedinačnim opažanjima,

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

videćete da prikazuju obrazac koji je karakterističan za ponašanje talasa:

a set of stripes - regions with many electrons

skup linija - područja sa puno elektrona

separated by regions where there are none at all.

koja su odvojena područjima gde ih uopšte nema.

Block one of the slits and the stripes go away.

Blokirajte jedan od ovih proreza i linije nestaju.

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

Ovo pokazuje da je obrazac rezultat prolaženja svakog elektrona

at the same time.

kroz oba proreza u isto vreme.

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

Pojedinačni elektron ne bira da li će ići levo ili desno,

but left and right simultaneously.

već i levo i desno istovremeno.

This superposition of states also leads to modern technology.

Ova superpozicija stanja vodi i ka modernoj tehnologiji.

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

Elektron u blizini jezgra atoma postoji u raširenoj orbiti nalik talasu.

Bring two atoms close together,

Stavite blizu dva atoma

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

i elektronima ne treba da izaberu samo jedan atom,

but are shared between them.

već se dele između njih.

This is how some chemical bonds form.

Na ovaj način se formiraju i neke hemijske veze.

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

Elektron u molekulu nije samo u atomu A ili B, već u A + B.

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

Kako dodajete atome, elektroni se više šire,

shared between vast numbers of atoms at the same time.

deleći se na ogroman broj atoma u isto vreme.

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

Elektroni kod čvrstog stanja nisu vezani za određeni atom,

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

već se dele među njima, šireći se po velikom prostornom opsegu.

This gigantic superposition of states

Ova gigantska superpozicija stanja

determines the ways electrons move through the material,

određuje način na koji se elektroni kreću kroz materijal,

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

bilo da je u pitanju provodnik, izolator ili poluprovodnik.

Understanding how electrons are shared among atoms

Razumevanje načina na koji se elektroni dele između atoma

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

dozvoljava nam da precizno kontrolišemo osobine poluprovodničkih materijala,

like silicon.

kao što je silikon.

Combining different semiconductors in the right way

Kombinovanje različitih poluprovodnika na pravi način

allows us to make transistors on a tiny scale,

dozvoljava nam da napravimo sićušne tranzistore,

millions on a single computer chip.

milione njih na pojedinačnom kompjuterskom čipu.

Those chips and their spread out electrons

Ovi čipovi i njihovi rašireni elektroni

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

pokreću kompjuter koji koristite da biste gledali ovaj video.

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

Stari vic kaže da internet postoji da bi se delili snimci o mačkama.

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

Dublje posmatrano, ipak, internet duguje svoje postojanje

to an Austrian physicist and his imaginary cat.

austrijskom fizičaru i njegovoj imaginarnoj mački.