Vad är Schrödingers katt?
Det är viktigt att notera att inga faktiska katter, riktiga eller superpositionerade , skadades under skapandet av denna kloka GEEK-artikel. (Inre skämt för fysikförråd).
Erwin Schrödinger var en samtida av andra framstående fysiker som Albert Einstein och Neils Bohr, även om han var mer intresserad av ett relativt nytt område som kallas kvantfysik . Kvantfysik i allmänhet stred mot mycket av vad Einstein och Bohr ansåg vara vetenskapligt faktum, vilket ledde till ett antal debatter på hög nivå mellan Schrödinger och Einstein. Ett av dessa argument innehöll ett paradoxalt tankeexperiment som vi nu känner som Schrödingers katt , även om katten aldrig var mer än teoretisk.
Ett av de inneboende problemen med subatomära system är svårigheten med mänsklig observation. Man kan anta att subatomära partiklar uppför sig på ett visst sätt, men att införa ett mikroskop eller en kamera för att observera dem i aktion kan påverka det naturliga beteendet hos det subatomära systemet. Detta skulle vara motsvarigheten till att ett klassrum av elever förändrade beteende när de upptäckte en dokumentär filmkamerapersonal i rummet. Samma sak händer när fysiker försöker observera mycket små föremål.
"Schrödingers katt" är i huvudsak en objektlektion om problemen med att förlita sig enbart på observation när man hanterar subatomiska system. Schrödinger föreslog ett experiment där en levande katt skulle placeras i en bur på ena sidan av ett metallrör. Nära katten finns ett injektionsflaska som innehåller giftig gas och en utlösningsmekanism. En forskare skulle placera en mycket liten mängd av ett radioaktivt ämne i den andra änden av röret. Detta radioaktiva material skulle förfalla med en hastighet på en atom per timme, men chansen att det inträffar är femtiofemtio. Om en atom verkligen släpptes skulle det orsaka att injektionsflaskan med giftig gas bryts och katten skulle dö. Inget atomförfall skulle innebära att katten lever.
När detta teoretiska rör var tätat, kunde ingen observation utanför vara möjlig. Ingen skulle kunna checka in på "Schrödingers Cat" under en hel timme. Efter att 60 minuter hade gått skulle frågan för experimentet vara "Är Schrödingers katt levande eller död?". Enligt Einsteins teorier skulle katten antingen vara död eller levande, utan mellangrund. Först när röret öppnades och kattens status blev synlig kunde man hitta ett definitivt svar. Einstein skulle antingen se en död eller levande katt, eftersom Gud inte spelar tärningar med universum.
Enligt Schrödingers teori om kvantefysik befinner sig katten emellertid i två olika tillstånd samtidigt. En version av katten är död, men en annan lever fortfarande. Detta är hur subatomära system också skulle behöva fungera, vilket skapar paradoxen. En katt lever i ett makroskopiskt system, där föremål antingen lever eller inte. Det finns ingen mellangrund, till exempel en halv levande katt. I kvantfysiken kunde dock den teoretiska Schrödingers katt existera i olika tillstånd, från helt levande till döda och i alla stadier däremellan. Alla dessa tillstånd, kända som superposition, är möjliga resultat från experimentet, även om endast ett kunde observeras som sant när forskaren undersökte katten.
Schrödinger själv uttryckte senare ånger att han använde en katt som ett potentiellt offer för ett paradoxalt tankeexperiment. Hans ursprungliga poäng var att illustrera några av problemen med att observera subatomiska system och dra slutsatser när observationshandlingen kunde snedvrida resultaten. Genom att ta paradoxen ur den mindre subatomära världen och flytta den till den större makroskopiska världen bevisade Schrödinger riktigt sin poäng mot Einstein och andra, men hans teoretiska objektlektion skulle för alltid vara känd som "Schrödingers katt".