Sunday, August 11, 2013

Chat de Schrödinger (薛丁格的貓)

20130812 (Chat de Schrödinger)

(http://www.youtube.com/watch?v=BHEEdp79rIY)

Erwin Schrödinger a imaginé une expérience dans laquelle un chat est enfermé dans une boîte avec un dispositif qui tue l'animal dès qu'il détecte la désintégration d'un atome d'un corps radioactif ; par exemple : un détecteur de radioactivité type Geiger, relié à un interrupteur provoquant la chute d'un marteau cassant une fiole de poison — Schrödinger proposait de l'acide cyanhydrique, qui peut être enfermé sous forme liquide dans un flacon sous pression et se vaporiser, devenant un gaz mortel, une fois le flacon brisé.

Si les probabilités indiquent qu'une désintégration a une chance sur deux d'avoir eu lieu au bout d'une minute, la mécanique quantique indique que, tant que l'observation n'est pas faite, l'atome est simultanément dans deux états (intact/désintégré). Or le mécanisme imaginé par Erwin Schrödinger lie l'état du chat (mort ou vivant) à l'état des particules radioactives, de sorte que le chat serait simultanément dans deux états (l'état mort et l'état vivant), jusqu'à ce que l'ouverture de la boîte (l'observation) déclenche le choix entre les deux états. Du coup, on ne peut absolument pas dire si le chat est mort ou non au bout d'une minute.

La difficulté principale tient donc dans le fait que si l'on est généralement prêt à accepter ce genre de situation pour une particule, l'esprit refuse d'accepter facilement une situation qui semble aussi peu naturelle quand il s'agit d'un sujet plus familier comme un chat
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Chat_de_Schr%C3%B6dinger)

薛丁格的貓 是由物理學家Erwin Schrödinger所提出的一個理論性的實驗:
設想在一個箱子中裝著一隻貓、一個毒氣瓶、一個和瓶子連動的原子β衰變感應裝置、以及一顆在一小時內有1/2機率進行β衰變的原子。假設箱中的貓沒有任何途徑影響此實驗的裝置。

在打開箱子之前,裡面所有東西的狀態都是不確定的。我們可以說,在觀測之前,貓的生死機率各是1/2。但打開了箱子,人便進行了觀測,機率波亦會崩潰,此時箱子裡的貓就變成確定存活或是確定死亡的狀態。

因打開箱子的動作會影響原子以及箱內一切的狀態;故無法得知觀測之前貓是否活著。
(上文改篇自Komica Wiki)

以一般學說(和常識)來說,貓的生死是取決於原子的衰變與否,亦即是一個機會率的問題;但在量子力學的角度來說,任何未經測量的系統(system),都可以由方程式(也就是上文所說的機率波,"wave function")所表達,而方程式的解是每一種可能性的機率。

以貓的例子來說,未經測量的系統是整個實驗,未打開箱前的狀態,而方程式的解是:
a. 原子衰退,令毒氣放出,令貓死亡:50%
b. 原子沒有衰退,毒氣並未放出,貓仍然生還:50%

而量子力學另一理論,是對系統進行觀測後,會令系統發生量子脫散(Quantum decoherence),令系統內的事物由不肯定的機率變為單一的事實。再以貓的例子來說,當有人打開箱子後,那人便對系統進行了觀測,令箱內的情況化為單一的事實,即是(a)或(b)的情況。這亦是說,貓的生死(和原子的衰變與否)是取決於觀察者,而非一個既定的事實。
(http://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=573621)

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