تجربة قطة شرودنغر: التراكب والارتباط وسؤال القياس

الخلاصة السريعة

تجربة قطة شرودنغر تجربة فكرية تربط نتيجة كمية بحالة مرئية كبيرة، لتطرح سؤال القياس؛ ليست تجربة فعلية أُجريت على قطة لإثبات وجود حالتين يوميتين معًا. ^[1]

• فكرة التراكب تعرض حالة كمية ذات نتائج محتملة؛ إخفاء شيء عادي في صندوق لا يحوله وحده إلى تراكب. ^[1][2]
• التشابك وصف مشترك لحالتين مترابطتين؛ في مثالنا ترتبط A بالسجل A، و B بالسجل B. ليس وصف كل جزء منفردًا كافيًا لعرض هذا الارتباط. ^[3]
• في الوصف الكمي ترتبط الاحتمالات بمربع مقدار السعة؛ التراكب لا يعني أن الاحتمال يجب أن يكون 50% لكل نتيجة. ^[2]
• إذا اخترنا احتمالي A و B ليكونا 70% و 30%، فالمتوسط المتوقع في مئة قياس متماثل هو 70 و 30 نتيجة؛ العدد الفعلي غير مضمون.
• سؤال القياس هو صلة تطور الحالة الكمية بظهور نتيجة محددة؛ توجد تفسيرات مختلفة، والتجربة الفكرية وحدها لا تختار أحدها. ^[2]

ما السؤال الذي طرحته القطة؟

نربط في الفكرة حالة مجهرية بنتيجة كبيرة، ثم نسأل كيف نصف النظام المشترك قبل القياس وبعده. شهرة القطة لا تجعل السيناريو تجربة فعلية على حيوان. ^[1]

يمكن فهم السؤال دون سرد أدوات السيناريو: لدينا فرعان مختلفان، ويترك كل فرع أثرًا مختلفًا في سجل يمكن قراءته. المطلوب تفسير صلة وصف الفرعين بالنتيجة التي تظهر عند القراءة.

لو أخفيت بطاقة حمراء أو زرقاء، فجهلك لونها لا يثبت وجود تراكب كمي. التمييز بين الاحتمال الكمي والجهل التقليدي جزء أساسي من المسألة. ^[2]

لماذا نصف النظام والسجل معًا؟

التشابك وصف مشترك لحالتين مترابطتين؛ في مثالنا ترتبط A بالسجل A، و B بالسجل B. ليس وصف كل جزء منفردًا كافيًا لعرض هذا الارتباط. ^[3]

في الرسم نسمي نتيجتي النظام A و B. نفرض أن السجل يكتب A حين ترتبط به الحالة A، ويكتب B حين ترتبط به الحالة B. ليست هذه أربعة أزواج متساوية؛ الزوجان الموافقان هما اللذان وضعناهما في المثال.

إذا كان السجل A، فقراءة B للنظام لا توافق الارتباط الذي افترضناه. هذا اختبار لبنية المثال، لا قاعدة تقول إن أي جسمين قرب بعضهما يصيران متشابكين.

وصف أجزاء النظام بقائمتين منفصلتين قد يخفي أي سجل يقابل أي حالة؛ لذلك يظهر في المخطط كل فرع كاملًا من النظام إلى السجل.

هل يجب أن تكون النتيجتان متساويتين؟

في الوصف الكمي ترتبط الاحتمالات بمربع مقدار السعة؛ التراكب لا يعني أن الاحتمال يجب أن يكون 50% لكل نتيجة. ^[2]

نختار حالة تمثل احتمالي 0.70 و 0.30 للنتيجتين A و B. مجموعهما 0.70 + 0.30 = 1. لو اخترنا احتمالًا ثالثًا غير صفر مع إبقاء الاثنين، لاحتجنا إعادة تحديد الوصف واحتمالاته.

في مئة قياس مستقل أُعدت أنظمته بالطريقة نفسها، المتوسطان المتوقعان هما 100 × 0.70 = 70 و 100 × 0.30 = 30. يمكن أن يختلف سجل عينة فعلية عن هذين العددين؛ فهما توقعان، لا وعد بعدد النتائج.

أما جعل كل منهما 50% فهو اختيار آخر للبيانات، وليس نتيجة تفرضها كلمة التراكب. كذلك لا تكفي نسبة النتائج وحدها لإثبات وجود تراكب مترابط؛ الرسم العددي هنا يشرح الاحتمال فقط.

ما الذي لا تحسمه التجربة الفكرية؟

سؤال القياس هو صلة تطور الحالة الكمية بظهور نتيجة محددة؛ توجد تفسيرات مختلفة، والتجربة الفكرية وحدها لا تختار أحدها. ^[2]

يمكن حساب احتمالات القياس، لكن تفسير العلاقة بين التطور الكمي والنتيجة المحددة مسألة إضافية. لا تحول صورة القطة وحدها هذا السؤال إلى إثبات أن وعي الإنسان يخلق النتيجة. ^[2]

افصل في القراءة بين ثلاثة أمور: كيف أُعدت الحالة، وما الاحتمالات التي تعطيها، وما التفسير المقترح للقياس. خلطها يجعل مجرد العثور على نتيجة واحدة جوابًا عن جميع الأسئلة الأخرى.