Hva er Schrödingers katt?

Det er viktig å merke seg at ingen faktiske katter, ekte eller superposisjonert , ble skadet under opprettelsen av denne wyseGEEK-artikkelen. (Innvendig vits for fysikk-hovedfag).

Erwin Schrödinger var en samtid med andre eminente fysikere som Albert Einstein og Neils Bohr, selv om han var mer interessert i et relativt nytt felt kalt kvantefysikk . Kvantefysikk generelt gikk imot mye av det Einstein og Bohr anså for å være vitenskapelig faktum, noe som førte til en rekke debatter på høyt nivå mellom Schrödinger og Einstein. Et av disse argumentene inneholdt et paradoksalt tankeeksperiment vi nå kjenner som Schrödingers katt , selv om katten aldri var mer enn teoretisk.

Et av de iboende problemene med subatomiske systemer er vanskeligheten med menneskelig observasjon. Man kan anta at subatomære partikler oppfører seg på en viss måte, men å innføre et mikroskop eller et kamera for å observere dem i handling kan ha negativ innvirkning på det naturlige oppførselen til det subatomiske systemet. Dette vil være ekvivalent med at et klasserom av studenter endret oppførsel når de oppdaget et dokumentarfilmkamera i mannskapet. Det samme skjer når fysikere prøver å observere veldig små gjenstander.

"Schrödingers katt" er i hovedsak en objektkurs om problemene med å stole på observasjon alene når man arbeider med subatomære systemer. Schrödinger foreslo et eksperiment der en levende katt ville bli plassert i et bur på den ene siden av et metallrør. Nær katten ville være et hetteglass som inneholder giftig gass og en utløsermekanisme. En forsker ville plassere en veldig liten mengde av et radioaktivt stoff i den andre enden av røret. Dette radioaktive materialet ville forfalle med en hastighet på ett atom i timen, men sjansene for at det oppstår er femti-femti. Hvis et atom virkelig ble frigjort, ville det føre til at hetteglasset med giftig gass gikk i stykker og katten ville dø. Ingen atomforfall ville bety at katten lever.

Når dette teoretiske røret ble forseglet, ville ingen observasjoner utenfra være mulig. Ingen vil kunne sjekke inn på "Schrödingers Cat" i en hel time. Etter at det hadde gått 60 minutter, ville spørsmålet til eksperimenteren være "Er Schrödingers katt levende eller død?". Under Einsteins teorier ville katten enten være død eller i live, uten mellomgrunn. Først da røret ble åpnet og statusen til katten ble observerbar, kunne du finne et definitivt svar. Einstein ville enten se en død eller levende katt, siden Gud ikke spiller terninger med universet.

Under Schrödingers teori om kvantefysikk befinner katten seg imidlertid faktisk i to forskjellige tilstander på samme tid. En versjon av katten er død, men en annen er fremdeles i live. Dette er måten subatomære systemer også må virke, noe som setter opp paradokset. En katt lever i et makroskopisk system, der gjenstander enten bor eller ikke gjør det. Det er ingen mellomgrunn, for eksempel en halv levende katt. I kvantefysikken kunne imidlertid den teoretiske Schrödingers katt eksistere i forskjellige tilstander, fra helt levende til døde og alle stadier i mellom. Alle disse tilstandene, kjent som superposisjon, er mulige utfall fra eksperimentet, selv om bare én kunne observeres som sann når forskeren undersøkte katten.

Schrödinger selv uttrykte senere beklagelse over at han brukte en katt som potensielt offer for et paradoksalt tankeeksperiment. Hans opprinnelige poeng var å illustrere noen av problemene med å observere subatomiske systemer og trekke konklusjoner når observasjonshandlingen kunne skjule resultatene. Ved å ta paradokset ut av den mindre subatomiske verdenen og flytte det inn i den større makroskopiske verden, beviste Schrödinger riktignok sitt poeng til Einstein og andre, men hans teoretiske objekttime vil for alltid være kjent som "Schrödingers katt".