Il punto è che ti ha fatto riflettere sul problema.Mentre tutti potremmo essere d'accordo che un atomo di idrogeno non è un osservatore e un essere umano è un osservatore, il caso di un gatto non è così chiaro.Il punto dell'esperimento mentale è esporre i problemi con l'interpretazione di Copenhagen, cosa che fa con grande successo.

Questo in realtà non è un mistero e la risposta è abbastanza semplice: la fisica quantistica reale è equivalente alla fisica quantistica di molti mondi. Non c'è davvero una spiegazione alternativa disponibile.

Sì, so che sono disponibili numerose altre interpretazioni. Ma ero specifico nella mia lingua. Copenaghen, ad esempio, non spiega nulla. Dice solo "questo è ciò che sembra accadere e non c'è spiegazione".

A quanto pare, anche le altre interpretazioni lo fanno. Bohm, ad esempio, "spiega" come in realtà non esistano le sovrapposizioni (inserendo tutta la matematica di una sovrapposizione nell '"onda pilota" - matematicamente equivalente alle sovrapposizioni ma non chiamata così) ma non tenta per risolvere uno qualsiasi dei grandi problemi della fisica quantistica, come la tua domanda (nota come problema di osservazione) o come la fisica quantistica possa essere quadrata con la località. In altre parole, Bohm "spiega" qualcosa che non necessitava di spiegazioni (sovrapposizioni, che in realtà sono reali) ma che non tenta nemmeno di spiegare / risolvere nessuno dei problemi della fisica quantistica.

Questo è vero per ogni singola "interpretazione" della meccanica quantistica tranne una: molti mondi.

Molti mondi non sono semplicemente un'altra interpretazione. È una vera spiegazione del perché la meccanica quantistica si comporta in modo così contro intuitivo per noi. E lo fa semplicemente prendendo sul serio la teoria e rifiutandosi di scendere a compromessi su di essa. Non aggiunge letteralmente nulla alla teoria. Dice solo "beh, se prendiamo sul serio la teoria, cosa significa?" Questo è l'esatto opposto di ogni altra "interpretazione" che aggiunge cose extra alla teoria che non ha alcuno scopo se non quello di portare la teoria originale alle sue conclusioni logiche. Ecco perché dico che la fisica quantistica di molti mondi è fisica quantistica. Tutti gli altri sono Fisica Quantistica più alcune cose extra non necessarie che complicano la teoria senza una ragione particolare.

Allora, come spiega la fisica quantistica di molti mondi il gatto di Schrödinger? Quando si verifica l'evento quantistico che uccide e non uccide il gatto, la realtà si sovrappone e poi c'è un gatto morto in un mondo e un gatto vivo in un altro. Quando cammini e apri la scatola, ti sovrapponi. Una versione di te in un mondo vede il gatto morto e una versione di te vede il gatto vivo.

L '"osservazione" non ha alcun ruolo nella fisica quantistica di molti mondi, tranne nel senso che spiega perché l'osservazione sembra causare il collasso della funzione d'onda, vale a dire che diventi parte della super posizione complessiva. In effetti, non crolla mai.

Se sei curioso di esplorare questa risposta oltre a quanto posso spiegare qui, guarda ma i libri di David Deutsch (creatore della teoria computazionale quantistica). Entrambi i suoi libri, The Beginning of Infinity e The Fabric of Reality, lo spiegano in modo molto più dettagliato.

Inoltre, cerca l ' esperimento del tester di bombe Elitzur – Vaidman su Wikipedia e dedica un po' di tempo a pensare a quanti mondi spiegherebbero cosa sta succedendo e vedi se qualcuna delle altre interpretazioni tenta di farlo. È molto più strano del gatto di Schrödinger e molto più difficile da spiegare. Ad esempio, la funzione d'onda "collassa" anche quando non c'è alcuna osservazione! (Perché l'osservazione dell'esplosione della bomba avviene in un mondo diverso. Il mondo in cui non si vede la bomba esplodere non ha mai luogo alcuna osservazione nel 50% dei casi.)

Schrodinger ha usato l'ipotetico gatto per illustrare quella che pensava fosse l'assurdità di presumere che il collasso della funzione d'onda si verificasse solo quando c'era un "osservatore" che effettuava una misurazione.Il punto che stava facendo era l'idea di buon senso che il collasso della funzione d'onda si verificava quando una particella interagiva con un corpo di grandi dimensioni, che si trattasse di un dispositivo di misurazione o meno.

Per quanto riguarda ciò che costituisce "un osservatore", un'osservazione non è altro che un'interazione su scala microscopica che ha una conseguenza quantitativa.Quando osservi uno spettro di emissione, il tuo occhio sta registrando la luce che è stata divisa attraverso un prisma;in altre parole l'effetto dei fotoni che interagiscono con il campo elettrico dovuto alla distribuzione degli atomi all'interno del vetro.L'interazione tra i fotoni e gli atomi all'interno del vetro avviene indipendentemente dal fatto che qualcuno o qualcosa stia "osservando": il prisma dello spettrometro agisce come il "grande corpo" di cui parli nella tua domanda.

Per basarsi sulla risposta di Bruce, ciò che accade secondo l'equazione di Schrödinger è il seguente:

Lo stato quantistico iniziale del sistema (dopo aver messo il gatto nella scatola) è

$$ | \ text {cat alive}⟩ | \ text {non vedi il gatto}⟩ $$

Poiché il contatore Geiger misura se l'atomo radioattivo è decaduto o meno e uccide o risparmia il gatto di conseguenza, questo stato quantistico si evolve unitariamente in

$$ \ frac {| \ text {gatto vivo}⟩ + | \ text {gatto morto}⟩} {\ sqrt {2}} | \ text {tu non ' t vedere il gatto}⟩ $$

che è ovviamente equivalente a

$$ \ frac {| \ text {gatto vivo}⟩ | \ text {non vedi il gatto}⟩ + | \ text {gatto morto}⟩ | \ text {non vedi il gatto}⟩} {\ sqrt {2}} $$

Quando apri la scatola, questo stato quantistico si evolve di nuovo unitariamente (cioè senza alcun tipo di " collasso") in

$$ \ frac {| \ text {gatto vivo}⟩ | \ text {vedi un gatto vivo}⟩ + | \ text {gatto morto}⟩ | \ text { vedi un gatto morto}⟩} {\ sqrt {2}} $$

Questo stato quantistico è chiamato stato entangled perché non può essere scomposto in un prodotto di due stati quantistici che descrivono rispettivamente te e il gatto, ovvero

$$ (\ alpha_1 | \ text {gatto vivo}⟩ + \ alpha_2 | \ text {gatto morto}⟩) (\ beta_1 | \ text {vedi un gatto vivo }⟩ + \ Beta_2 | \ text {vedi un gatto morto}⟩) $$

dove $ | \ alpha_1 | ^ 2 + | \ alpha_2 | ^ 2 = | \ beta_1 | ^ 2 + | \ beta_2 | ^ 2 = 1 $ . Questo è ciò che intendiamo quando diciamo che rimani impigliato con il gatto.

Se il gatto "fa collassare la funzione d'onda perché è un osservatore cosciente" è una falsa pista per due motivi:

In primo luogo, l'intero esperimento mentale può essere ripetuto, come suggerito da garyp, con un contatore Geiger che versa dell'inchiostro su un pezzo di carta. Se qualcosa nella scatola è "cosciente" è irrilevante.

Secondo, se prendiamo sul serio l'equazione di Schrödinger, non esiste il collasso .C'è solo un'evoluzione unitaria fino in fondo.

La versione originale dell'esperimento non utilizzava un gatto, ma invece un barile di polvere da sparo:

Einstein ha sollevato la prospettiva di un barile di polvere da sparo in un sovrapposizione di stati esplosi e inesplosi e Schrödinger aumentato la posta con il suo gatto, la cui vita o morte è aggiogata a un evento quantistico come il decadimento radioattivo di un atomo. Se, come ha detto Bohr, lo Stato dell'atomo è indeterminato (in una sovrapposizione) finché non guardiamo, quindi così deve essere lo stato del gatto. (vedi https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/10/beyond-weird-decoherence-quantum-weirdness-schrodingers-cat/573448/)

Quindi nella formulazione originale il gatto è un osservatore come un barile di polvere da sparo è un osservatore. Quindi qualsiasi corpo di grandi dimensioni può essere utilizzato come "osservatore".

Ma supponi per un momento di essere l'osservatore e il veleno rappresenta solo qualche incidente in futuro che porterà alla tua morte. Questo significa fondamentalmente che sei in "una sovrapposizione di vita e morte per tutta la tua vita" (dal punto di vista di un osservatore esterno). Dal tuo punto di vista questa formulazione stravagante dice solo che c'è una probabilità finita che alla fine morirai.

La domanda è quindi il contrario: può esistere un osservatore in questo universo per il quale la tua vita e il tuo destino sono solo una sovrapposizione quantistica, perché non l'ha misurato (non ha aperto la scatola ), ancora? In un contesto classico sostengo che la risposta è no, poiché le interazioni viaggiano con velocità infinita. In un contesto relativistico, gli osservatori al di fuori del tuo cono di luce non possono aver interagito con la tua esistenza, e quindi potrebbero considerare che il tuo destino è ancora in una sovrapposizione quantistica.

Malcolm Storey,

Questo esperimento mentale non si basa sul presupposto che un gatto non sia un osservatore. Puoi sostituire il gatto con un essere umano e le sue conclusioni rimangono le stesse. Il punto è che ogni osservatore utilizza una diversa descrizione dell'esperimento in base alle informazioni a sua disposizione. L'osservatore all'interno della scatola, se ce n'è uno, conosce il risultato della misurazione (diciamo una misurazione dello spin - sostituiamo qui la bottiglia di veleno) quindi, dal suo punto di vista, non c'è sovrapposizione. L'osservatore esterno non sa come è venuta fuori la misurazione, quindi utilizza una sovrapposizione di (rotazione verso l'alto + osservatore interno che rileva la rotazione) e (rotazione verso il basso + osservatore interno che rileva la rotazione verso il basso). Per quanto ne so questa è l'interpretazione standard di questo esperimento.

A mio parere personale, anche l'osservatore esterno conosce, in linea di principio, il risultato della misurazione all'interno della scatola. Non esiste scatola che possa isolare perfettamente il suo interno. I campi gravitazionali, elettrici o magnetici non possono essere bloccati da alcun materiale. Quindi, penso che il "collasso" si verifichi per entrambi gli osservatori contemporaneamente. Penso che la sovrapposizione microscopica (gatti vivi / morti) non sia possibile per questo motivo.

Sì, lo è, ma non ci sono ulteriori conoscenze che chiunque otterrà dalla sua osservazione. Infatti se osserva "decadimento entro un'ora", allora lo farai anche tu, una volta aperta la scatola e trovato il gatto morto.Se invece osserva "nessun decadimento", fallo di nuovo. Comunque: non c'è bisogno che il gatto condivida la sua osservazione per approfondire la tua conoscenza del sistema.

Prendendo sul serio la sovrapposizione di un gatto in due stati, uno si osserva vivo e l'altro è morto.Beh, certo che no, ma prendi un esempio meno drastico del veleno che stanca semplicemente il gatto e non lo uccide.

Tieni presente che con questa risposta non sto fornendo alcuna dichiarazione sulla validità della proposizione del gatto in due stati.

Ignorando tutta la fisica (sì, lo so), il gatto è puramente un dispositivo per coinvolgere il pubblico dell'esperimento mentale.

Non è proprio un gatto ma un metodo per mostrare lo stato, e un gatto, essendo un animale domestico comune, e lo stato utilizzato, sia che sia vivo o morto, provocano una risposta emotiva, pur essendo qualcosa di riconoscibile, entrambicome soggetto, ma anche che lo stato è facile da determinare.

In quanto tale, in realtà non trattiamo il gatto come un essere vivente pensante, ma come un indicatore secondario dello stato dell'atomo instabile al centro della domanda.

A livello fondamentale, ogni interazione è un'osservazione: quando un fotone colpisce un singolo atomo, è stato osservato.

Il gatto è un osservatore solo se è a conoscenza dei principi della radioattività e ha una conoscenza approfondita dell'assetto sperimentale.Nota che dovrebbe anche essere vivo.Un gatto morto non può essere un osservatore.Senza la conoscenza della fisica è solo una vittima ignorante e non si qualifica più come osservatore come la scatola, la scatola stessa o anche il vuoto.Una volta che accetti l'assurdità, non c'è limite a ciò che puoi concludere.Schrödinger ha fatto un ottimo punto qui.

Nota che nell'interpretazione dell'insieme non è necessario alcun osservatore.Meno divertente, sono d'accordo.

Ecco perché alcune persone preferiscono l'interpretazione dei molti mondi.

Ti trovi in uno dei 4 universi paralleli:

1. Sei vivo e gatto vivo.
2. Sei vivo e gatto morto.
3. Tu morto e gatto morto
4. Sei morto e gatto vivo.

(Forse sei morto di infarto prima di aprire la scatola!)

Si potrebbe dire che per essere un osservatore devi essere vivo alla fine dell'esperimento.Pertanto negli universi paralleli 1 e 2 sei stato un "osservatore" e negli universi 1 e 4 il gatto è stato un "osservatore"!