Kot Schrödingera – w
mechanice kwantowej
słynny
eksperyment myślowy
(doświadczenie myślowe) z hipotetycznym
kotem
.
W
1935
roku
Erwin Schrödinger
opublikował w trzech częściach artykuł przeglądowy Obecna sytuacja w mechanice kwantowej, w którym przedstawił swoje rozumowanie (eksperyment myślowy). Tak narodził się
równocześnie żywy i martwy
kot Schrödingera.
Eksperyment z kotem Schrödingera jest jednym z wielu pomysłów tworzenia "przekładni" ze świata obiektów nano (w skali atomowej) do świata makroskopowego.
Opis eksperymentu
Schrödinger wymyślił urządzenie oddziałujące na kota, zamkniętego w pojemniku z
trucizną
(np. z trującym gazem). Do szczelnego pojemnika wkładamy: żywego kota, źródło
promieniotwórcze
emitujące średnio jedną
cząstkę
na godzinę oraz detektor promieniowania (np.
licznik Geigera-Müllera
), który w chwili wykrycia cząstki uwalnia trujący gaz. Po zamknięciu pojemnika i odczekaniu jednej godziny mamy 50%
prawdopodobieństwo
, że kot jest martwy, i takie samo prawdopodobieństwo, że jest nadal żywy. Tak sugerowałby tzw.
zdrowy rozsądek
. Jeśli nastąpi radioaktywny rozpad i licznik go zarejestruje, zostanie uruchomiony mechanizm, który uwolni truciznę, wtedy kot zginie. Jeśli rozpad nie będzie miał miejsca, zwierzę nadal będzie cieszyło się życiem. Promieniotwórczość jest zjawiskiem kwantowym, więc możemy określić tylko prawdopodobieństwo zajścia rozpadu, a tym samym prawdopodobieństwo otrucia kota.
Z opisu kwantowo-mechanicznego wynika jednak coś innego – przed otwarciem pojemnika kot jest jednocześnie i martwy, i żywy. Znajduje się on w dziwnej "mieszaninie" (tzw.
superpozycji
) wszystkich możliwych stanów. Dopiero otwarcie pojemnika i sprawdzenie jego zawartości redukuje układ do jednego stanu – kot wyskakuje przerażony z pojemnika albo pozostaje w nim martwy.
Zgodnie z regułami tzw.
interpretacji kopenhaskiej
, do momentu przeprowadzenia pomiaru, tzn. stwierdzenia, co dzieje się z kotem, jego stan jest fundamentalnie nieokreślony – kot jest jednocześnie żywy i martwy. Fizycy mówią o superponowanym stanie żywego i martwego kota. Dopiero pomiar rozstrzygnie jego losy. Występowanie superpozycji stanów jest zjawiskiem powszechnym w świecie mikroskopowych obiektów.
Eksperyment kłóci się ze zdrowym rozsądkiem, co wynika z faktu, że jest niemożliwy do przeprowadzenia w świecie makroskopowym. Przedmioty dostępne nam do obserwacji w naszej skali składają się z obiektów podlegających prawom mechaniki kwantowej. Jednak, ze względu na bardzo dużą ilość tych obiektów, ich poszczególne stany uśredniają się, nie pozwalając obserwować efektów kwantowych.
Kot Schrödingera w kulturze masowej
Odniesienia do Kota Schrödingera pojawiły się wielokrotnie w filmach (np. w anime Toaru Majutsu no Index, Hellsing, Umineko no Naku Koro ni a także serialu
Wzór
oraz w filmie braci Coen
Poważny człowiek
), w filmie
Repo Man
, serialach (
Teoria wielkiego podrywu
,
Gwiezdne wrota
,
FlashForward: Przebłysk jutra
), powieściach (np.
Kot w stanie czystym
Terry'ego Prachetta
czy
Endymion
Dana Simmonsa
) i grach komputerowych.
Literatura
- John Gribbin, W poszukiwaniu kota Schrödingera: realizm w fizyce kwantowej, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań 1997, .
- M. Kalinski, Aharonov-Bohm oscillations in a hydrogen atom in a radiation field through electron self-interference, Phys. Rev. A 57, 2239-2242 (1996).
Zobacz też
Linki zewnętrzne
