Schrödinger macskája
Schrödinger macskája egy gondolatkísérlet a kvantumfizikáról. Erwin Schrödinger 1935-ben javasolta, a kvantumfizika koppenhágai értelmezésére reagálva.
Schrödinger írta:
Egészen nevetséges eseteket is fel lehet állítani. Egy macskát bezárnak egy acélkamrába a következő eszközzel együtt (amelyet a macska közvetlen beavatkozása ellen kell biztosítani): egy Geiger-számlálóban van egy parányi radioaktív anyag, olyan kicsi, hogy egy óra alatt talán csak egy atomja bomlik el, de ugyanilyen valószínűséggel talán egy sem; ha ez megtörténik, a számlálócső kisül, és egy relén keresztül egy kalapácsot bocsát ki, amely szétzúz egy kis lombiknyi ciánhidrátot. Ha ezt az egész rendszert egy órán át magára hagyjuk, azt mondhatjuk, hogy a macska még él, ha időközben egyetlen atom sem bomlott el. Az egész rendszer pszi-funkciója ezt úgy fejezné ki, hogy benne az élő és a halott macska (bocsánat a kifejezésért) egyenlő arányban keveredik vagy kenődik ki.
Ezekre az esetekre jellemző, hogy az eredetileg az atomi tartományra korlátozódó meghatározatlanság makroszkopikus meghatározatlansággá alakul át, amely aztán közvetlen megfigyeléssel feloldható. Ez megakadályozza, hogy ilyen naivan érvényesnek fogadjunk el egy "homályos modellt" a valóság ábrázolására. Önmagában ez nem testesítene meg semmi homályos vagy ellentmondásos dolgot. Különbség van egy remegő vagy fókuszálatlan fotó és egy felhőkről és ködfoltokról készült pillanatkép között.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (A kvantummechanika jelenlegi helyzete), Naturwissenschaften
(John D. Trimmer fordítása a Proceedings of the American Philosophical Society-ban)
Egyszerűbben fogalmazva Schrödinger azt állította, hogy ha egy macskát és valamit, ami megölheti a macskát (egy radioaktív atomot) egy dobozba teszünk, és azt lezárjuk, akkor a doboz kinyitásáig nem tudjuk, hogy a macska él-e vagy halott, tehát a doboz kinyitásáig a macska (bizonyos értelemben) egyszerre "halott és élő". Ezt arra használják, hogy bemutassák, hogyan működik a tudományos elmélet. Senki sem tudja, hogy egy tudományos elmélet helyes vagy helytelen, amíg az elméletet nem lehet tesztelni és bizonyítani.
A fizika kétféleképpen osztható: klasszikus fizika és kvantummechanika. A klasszikus fizika magyarázza a legtöbb fizikai kölcsönhatást, például azt, hogy miért pattan a labda, amikor leesik. A fizikai kölcsönhatások előrejelzésére is használható, például arra, hogy mi fog történni, ha elejtesz egy labdát. Vannak azonban olyan fizikai kölcsönhatások, amelyeket nem tud megmagyarázni; például azt, hogy a fény hogyan alakulhat elektromossággá. A kvantummechanika módot ad a fizikusoknak arra, hogy megmagyarázzák, miért történnek ezek a dolgok.
A koppenhágai értelmezést arra használják, hogy megmagyarázzák, mi történik az atom legkisebb részével (egy szubatomi részecskével) anélkül, hogy megnéznénk (megfigyelnénk vagy mérnénk). A matematikát arra használják, hogy megmutassák, milyen valószínűséggel történik valami a részecskével. Egy részecske leírható úgy, hogy 50%-os valószínűséggel egy időben egy helyen van, vagy 50%-os valószínűséggel egy másik időben egy helyen van. Ezt egy grafikon (vagy hullámforma) formájában is ki lehetne fejezni. Ez nagyon kényelmes a kvantumfizikai számítások során.
Azonban az egyetlen módja annak, hogy 100%-ig biztosak legyünk abban, hogy egy részecske hol van, az, hogy megfigyeljük. Addig a pontig, amíg meg nem figyeled, a koppenhágai értelmezés szerint a részecske ott van és nincs ott. Csak akkor tudod meg, hogy a részecske ott van-e vagy nincs ott, amikor megfigyeled.
Míg a kvantumfizikában ennek van értelme, a klasszikus (valós világbeli) fizikában nincs.
Schrödinger azt akarta megmutatni, hogy a kvantummechanikáról való ilyen gondolkodásmód abszurd helyzetekhez vezet. Megtervezett egy gondolatkísérletet.
A macskát a külvilágtól elzárt szobában helyezik el.
Egy Geiger-számláló, amely a radioaktív bomlás mennyiségét számolja, és egy kis radioaktív elem van a szobában.
Egy órán belül előfordulhat, hogy a radioaktív anyag egyik atomja bomlik (vagy lebomlik, mert az anyag nem stabil), de az is lehet, hogy nem.
Ha az anyag lebomlik, atomrészecske szabadul fel, amely a geiger-számlálóba ütközik, amely mérges gázt bocsát ki, amely megöli a macskát.
A kérdés most az: az óra végén a macska él vagy halott? Schrödinger azt mondja, hogy a koppenhágai értelmezés szerint, amíg az ajtó zárva van, a macska él és halott. Addig nem lehet tudni, amíg az ajtót ki nem nyitják. De az ajtó kinyitásával az ember beavatkozik a kísérletbe. A személyt és a kísérletet egymásra vonatkoztatva kell leírni.
A kísérletet megnézve az illető befolyásolta a kísérletet, ezért nem biztos, hogy helyes választ kapunk.
A gondolatkísérletet Schrödinger találta ki, hogy bemutassa, milyen ostobaság nagy objektumok esetében kvantumállapotokról gondolkodni. A popkultúrában is sokszor hivatkoztak rá.
Valódi méretű macskafigura a zürichi Huttenstrasse 9 kertjében, ahol Erwin Schrödinger 1921-1926 között élt. A macska a fényviszonyoktól függően élve vagy halva jelenik meg.
Egy macska, egy Geiger-számlálóval és egy kis méreggel egy lezárt dobozban. A kvantummechanika szerint egy idő után a macska egyszerre él és halott. Ha valaki belenéz a dobozba, a macskát vagy élve, vagy halva találja, azonban feltételezzük, hogy a macska egyszerre él és halott, mielőtt belenéz a dobozba.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a Schrödinger macskája?
V: Schrödinger macskája egy kvantumfizikai gondolatkísérlet, amelyet Erwin Schrödinger 1935-ben javasolt a kvantumfizika koppenhágai értelmezésére reagálva. Ez egy olyan hipotetikus forgatókönyvet foglal magában, amelyben egy macskát egy acélkamrába helyeznek egy radioaktív anyagot tartalmazó eszközzel, amely potenciálisan megölheti a macskát. A kísérlet által felvetett kérdés az, hogy a macska élni fog-e vagy meghal, amikor a dobozt kinyitják.
K: Mit mond a koppenhágai értelmezés a részecskékről?
V: A koppenhágai értelmezés szerint nem lehet biztosan tudni, hogy egy részecske milyen állapotban lesz, amíg meg nem figyelték, ezért a megfigyelés előtt azt lehet mondani, hogy egyszerre mindkét állapotban létezik.
K: Hogyan bizonyította Schrödinger ezt az elképzelést?
V: Schrödinger ezt a koncepciót a gondolatkísérletével mutatta be, amelyben egy macskát helyeztek egy lezárt, radioaktív anyaggal teli dobozba. Azt állította, hogy amíg a dobozt ki nem nyitják, nem lehet tudni, hogy a macska él-e vagy halott, tehát addig egyszerre mindkét állapotban létezik.
Kérdés: Melyik kétféle fizikát említi a szöveg?
V: A szövegben említett kétféle fizika a klasszikus fizika és a kvantummechanika. A klasszikus fizika megmagyarázza a legtöbb fizikai kölcsönhatást, és képes megjósolni a fizikai kölcsönhatásokat, míg a kvantummechanika magyarázatot ad néhány olyan fizikai kölcsönhatásra, amelyet a klasszikus fizika nem tud megmagyarázni.
K: Hogyan befolyásolja egy kísérletet valaminek a megfigyelése?
V: Valaminek a megfigyelése befolyásolhat egy kísérletet, mert egy kísérlet megfigyelésekor az ember a megfigyelés során jelenlétével és cselekedeteivel befolyásolhatja annak eredményeit. Ez azt jelenti, hogy az ilyen kísérletből kapott eredmények nem feltétlenül tükrözik pontosan a valóságot, mivel azokat külső tényezők befolyásolták.
K: Mit jelent a "pszi-funkció" kifejezés?
V: A pszi-funkció olyan matematikai egyenletekre utal, amelyeket arra használnak, hogy leírják, hogy a kvantummechanikán belül milyen valószínűséggel történik valami anélkül, hogy ténylegesen megnéznénk (megfigyelnénk).
