Erwin Schrodinger je bil ena ključnih oseb v letu 2007 kvantna fizika, še preden je bil znanSchrodingerjeva mačka"miselni eksperiment. Ustvaril je funkcijo kvantnega valovanja, ki je zdaj opredeljujoča enačba gibanja v vesolju, vendar je težava v tem, da je vse gibanje izražal v obliki niz verjetnosti - nekaj, kar gre neposredno v nasprotje s tem, kako večina današnjih znanstvenikov (in morda še danes) rad verjame v fizično resničnost deluje.
Tudi sam Schrodinger je bil eden takšnih znanstvenikov in si je zamislil koncept Schrodingerjeve mačke za ponazoritev problemov s kvantno fiziko. Potem razmislimo o vprašanjih in poglejmo, kako jih je Schrodinger skušal ponazoriti po analogiji.
Kvantna indeterminantnost
Kvantna valovna funkcija prikazuje vse fizikalne količine kot niz kvantnih stanj skupaj z verjetnostjo, da je sistem v danem stanju. Vzemimo en sam radioaktivni atom z razpolovno dobo ene ure.
Glede na funkcijo kvantne fizike valov bo radioaktivni atom po eni uri v stanju, ko se razkroji in ne razpade. Ko se izvede meritev atoma, se bo valovna funkcija strnila v eno stanje, do takrat pa bo ostala kot superpozicija obeh kvantnih stanj.
To je ključni vidik kopenhagenske razlage kvantne fizike - znanstvenik tega ne ve v katerem stanju je, ampak raje, da fizična resničnost ni določena, dokler ne pride do merilnega dejanja kraj. Na nek neznan način je samo dejanje opazovanja tisto, kar strdi situacijo v eno ali drugo stanje. Dokler ne pride do opazovanja, se fizična resničnost razdeli med vse možnosti.
Na Mačka
Schrodinger je to razširil s predlogom, da se hipotetična mačka postavi v hipotetično polje. V škatlo z mačko bi postavili vialo strupenega plina, ki bi mačko takoj ubila. Viala je priključena na aparat, ki je povezan z Geigerjevim števcem, napravo, ki se uporablja za zaznavanje sevanja. Omenjeni radioaktivni atom je postavljen v bližini Geigerjevega števca in tam pusti natanko eno uro.
Če atom razpade, potem Geigerjev števec zazna sevanje, razbije vialo in ubije mačko. Če atom ne razpade, bo viala nepoškodovana in mačka bo živa.
Po enournem obdobju je atom v stanju, ko je razpadlo in ne razpadlo. Glede na to, kako smo si zgradili situacijo, to pomeni, da je viala tudi pokvarjena in ne zlomljena in navsezadnje po kopenhaški razlagi kvantne fizike mačka je mrtva in živa.
Interpretacije Schrodingerjevega mačka
Stephen Hawking je citirano rečeno: "Ko slišim za mačko Schrodinger, posežem po pištoli." To predstavlja misli mnogih fizikov, ker obstaja več vidikov miselnega eksperimenta vprašanja. Največja težava z analogijo je, da kvantna fizika ponavadi deluje le na mikroskopski lestvici atomov in subatomskih delcev, ne na makroskopski lestvici mačk in virov strupov.
Kopenhagenska razlaga navaja, da dejanje merjenja nečesa povzroči propad funkcije kvantnega vala. V tej analogiji dejansko merilno dejanje opravi Geigerjev števec. V verigi dogodkov je več interakcij - mačke ali ločenih delov sistema je nemogoče izolirati tako, da je po naravi resnično kvantno mehanična.
Ko je mačka sama vstopila v enačbo, je bila meritev že opravljena... že tisočkrat smo izvedli meritve - z atomi Geigerjevega števca, aparatom za lomljenje vial, vialo, strupenim plinom in samo mačko. Celo atomi škatle delajo "meritve", če upoštevate, da če mačka pade mrtva, bo prišla v stik z različnimi atomi, kot če bi zaskrbljeno korakala okoli škatle.
Ne glede na to, ali znanstvenik odpre polje ali ne, je mačka živa ali mrtva in ni superpozicija obeh stanj.
Kljub temu je v nekaterih strogih stališčih københavnske razlage dejansko potrebno opazovanje zavestne entitete. Ta stroga oblika razlage je danes na splošno manjšinsko stališče fizikov, čeprav tam ostaja nekaj intrigantnega argumenta, s katerim je lahko propad kvantnih valovnih funkcij povezan zavest. (Za podrobnejšo razpravo o vlogi zavesti v kvantni fiziki predlagam Kvantna Enigma: Fizika naleti na zavest avtorja Bruce Rosenblum in Fred Kuttner.)
Še ena razlaga pa je Interpretacija številnih svetov (MWI) kvantne fizike, ki predlaga, da se situacija dejansko razcepi na številne svetove. V nekaterih teh svetovih bo mačka mrtva, ko odpre škatlo, v drugih bo mačka živa. Čeprav je fascinanten za javnost in vsekakor za avtorje znanstvene fantastike, Veliko svetov Tudi razlaga je manjšinsko stališče med fiziki, čeprav ni posebnih dokazov za oz proti njej.
Uredil Anne Marie Helmenstine, dr.