Schrödingerjeva mačka
Schrödingerjeva mačka je miselni eksperiment o kvantni fiziki. Erwin Schrödinger ga je predlagal leta 1935 kot odziv na kopenhagensko interpretacijo kvantne fizike.
Schrödinger je napisal:
Postavite lahko celo zelo smešne primere. Mačka je zaprta v jekleni komori skupaj z naslednjo napravo (ki mora biti zavarovana pred neposrednim posegom mačke): v Geigerjevem števcu je majhen košček radioaktivne snovi, tako majhen, da morda v eni uri razpade le en atom, z enako verjetnostjo pa tudi noben; če se to zgodi, se cev števca izprazni in prek releja sproži kladivo, ki razbije majhno bučko cianovodikove kisline. Če bi celoten sistem pustil pri miru eno uro, bi rekel, da mačka še vedno živi, če medtem noben atom ni razpadel. Psi-funkcija celotnega sistema bi to izrazila tako, da bi bila v njem živa in mrtva mačka (oprostite izrazu) pomešana ali razmazana v enakih delih.
Za te primere je značilno, da se nedoločenost, ki je bila prvotno omejena na atomsko področje, spremeni v makroskopsko nedoločenost, ki jo je nato mogoče odpraviti z neposrednim opazovanjem. To nam preprečuje, da bi tako naivno sprejeli kot veljaven "zamegljen model" za predstavitev resničnosti. Sam po sebi ne bi vseboval ničesar nejasnega ali protislovnega. Obstaja razlika med tresočo se ali neostro fotografijo ter posnetkom oblakov in meglenih ploskev.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Sedanji položaj v kvantni mehaniki), Naturwissenschaften
(v prevodu Johna D. Trimmerja v Proceedings of the American Philosophical Society)
Preprosto povedano, Schrödinger je trdil, da če bi v škatlo položili mačko in nekaj, kar bi jo lahko ubilo (radioaktivni atom), ter jo zaprli, ne bi vedeli, ali je mačka mrtva ali živa, dokler škatle ne bi odprli, tako da bi bila mačka do odprtja škatle v nekem smislu "mrtva in živa". To se uporablja za predstavitev delovanja znanstvene teorije. Nihče ne ve, ali je katera koli znanstvena teorija pravilna ali ne, dokler te teorije ni mogoče preizkusiti in dokazati.
Fiziko lahko razdelimo na dve vrsti: klasično fiziko in kvantno mehaniko. Klasična fizika pojasnjuje večino fizikalnih interakcij, na primer, zakaj se žoga ob padcu odbije. Uporablja se lahko tudi za napovedovanje fizikalnih interakcij, na primer, kaj se bo zgodilo, ko boste spustili žogo. Vendar pa nekaterih fizikalnih interakcij ne pojasni; na primer, kako se lahko svetloba spremeni v elektriko. Kvantna mehanika fizikom omogoča, da pojasnijo, zakaj se te stvari dogajajo.
Københavnska interpretacija se uporablja za razlago dogajanja v najmanjšem delu atoma (subatomskem delcu), ne da bi si ga ogledali (opazovali ali izmerili). Z matematičnimi izračuni se pokaže, kako verjetno je, da se bo z delcem nekaj zgodilo. Delec lahko opišemo kot delček, za katerega je 50-odstotna verjetnost, da bo na nekem mestu ob nekem času, ali 50-odstotna verjetnost, da bo na nekem mestu ob nekem drugem času. To bi lahko izrazili tudi v obliki grafa (ali valovne oblike). To je zelo priročno pri izračunih v kvantni fiziki.
Vendar pa je edini način, da smo 100-odstotno prepričani, kje je delec, da ga opazujemo. Do trenutka, ko ga opazujete, kopenhagenska interpretacija pravi, da je delec tam in da ga ni. Šele ko delec opazujete, veste, ali je tam ali ga ni.
To je smiselno v kvantni fiziki, ni pa smiselno v klasični fiziki (realnem svetu).
Schrödinger je želel pokazati, da bi takšen način razmišljanja o kvantni mehaniki pripeljal do absurdnih situacij. Zasnoval je miselni eksperiment.
Mačka je nameščena v sobo, ki je ločena od zunanjega sveta.
V sobi sta Geigerjev števec, ki meri količino radioaktivnega razpada, in malo radioaktivnega elementa.
V eni uri lahko eden od atomov radioaktivne snovi razpade (ali razpade, ker snov ni stabilna), lahko pa tudi ne.
Če snov razpade, se sprosti atomski delec, ki zadene geigerjev števec, ta pa sprosti strupeni plin, ki mačko ubije.
Vprašanje je, ali je ob koncu ure mačka živa ali mrtva. Schrödinger pravi, da je v skladu s köbenhavnsko interpretacijo, dokler so vrata zaprta, mačka mrtva in živa. Dokler se vrata ne odprejo, tega ne moremo vedeti. Toda z odpiranjem vrat se oseba vmešava v poskus. Osebo in poskus je treba opisati glede na drug drugega.
Z ogledom poskusa je oseba vplivala na poskus, zato nam morda ne bo dala pravilnega odgovora.
Miselni eksperiment je izumil Schrödinger, da bi dokazal neumnost razmišljanja o kvantnih stanjih za velike predmete. Velikokrat je bil omenjen tudi v pop kulturi.
Figura mačke v pravi velikosti na vrtu Huttenstrasse 9 v Zürichu, kjer je Erwin Schrödinger živel med letoma 1921 in 1926. Odvisno od svetlobe je mačka videti živa ali mrtva.
Mačka z Geigerjevim števcem in nekaj strupa v zaprti škatli. Kvantna mehanika pravi, da je po določenem času mačka živa in mrtva. Oseba, ki pogleda v škatlo, bo našla mačko živo ali mrtvo, vendar se predpostavlja, da je mačka živa in mrtva, preden pogledate v škatlo.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je Schrödingerjeva mačka?
O: Schrödingerjeva mačka je miselni eksperiment o kvantni fiziki, ki ga je leta 1935 predlagal Erwin Schrödinger kot odziv na kopenhagensko interpretacijo kvantne fizike. Gre za hipotetični scenarij, v katerem je mačka postavljena v jekleno komoro z napravo, ki vsebuje radioaktivno snov in bi jo lahko ubila. Vprašanje, ki ga postavlja eksperiment, je, ali bo mačka živa ali mrtva, ko bo škatla odprta.
V: Kaj københavnska interpretacija pravi o delcih?
O: Københavnska interpretacija pravi, da je nemogoče z gotovostjo vedeti, v katerem stanju bo delec, dokler ga ne opazujemo, zato lahko rečemo, da pred opazovanjem obstaja v obeh stanjih hkrati.
V: Kako je Schrödinger dokazal ta koncept?
O: Schrödinger je ta koncept dokazal s svojim miselnim poskusom z mačko, ki je bila postavljena v zaprto škatlo z radioaktivnim materialom. Predlagal je, da dokler se škatla ne odpre, se ne ve, ali je mačka mrtva ali živa, tako da bi do takrat obstajala v obeh stanjih hkrati.
V: Kateri dve vrsti fizike sta omenjeni v tem besedilu?
O: Dve vrsti fizike, omenjeni v tem besedilu, sta klasična fizika in kvantna mehanika. Klasična fizika pojasnjuje večino fizikalnih interakcij in lahko napoveduje fizikalne interakcije, medtem ko kvantna mehanika pojasnjuje nekatere fizikalne interakcije, ki jih klasična fizika ne more pojasniti.
V: Kako opazovanje nečesa vpliva na poskus?
O: Opazovanje nečesa lahko vpliva na poskus, saj lahko pri opazovanju poskusa zaradi svoje prisotnosti in dejanj med opazovanjem posegamo v njegove rezultate. To pomeni, da vsi rezultati, pridobljeni s takim poskusom, ne odražajo nujno natančno resničnosti, saj so nanje vplivali zunanji dejavniki.
V: Na kaj se nanaša "psi-funkcija"?
O: Psi-funkcija se nanaša na matematične enačbe, ki se uporabljajo za opis verjetnosti, da se nekaj zgodi v kvantni mehaniki, ne da bi to dejansko videli (opazovali).
