Schrödingerova mačka

Kvantna fizika

Uvod u kvantnu mehaniku Matematička formulacija kvantne mehanike Fundamentalni koncepti Komplementarnost · Dekoherencija · Sprezanje · Interferencija · Energetska razina · Nelokalnost · Kvantni broj · Stanje · Superpozicija · Simetrija · Tuneliranje · Neodređenost · Isključenje · Teorija transformacije · Valna funkcija (kolaps) · Ehrenfestov teorem · Mjerenje Eksperimenti Afsharov · Bellova nejednakost · Davisson–Germer · Dvostruka pukotina · Elitzur–Vaidman · EPR paradoks · Franck–Hertz · Mach–Zehnder · Popperov · Kvantni brisač (odgođeni izbor) · Schrödingerova mačka · Stern–Gerlach eksperiment · Wheelerov odgođeni izbor Jednadžbe Schrödingerova jednadžba · Paulijeva jednadžba · Klein-Gordonova jednadžba · Diracova jednadžba Napredne teorije Kvantna teorija polja · Kvantna elektrodinamika · Kvantna kromodinamika · Kvantna gravitacija · Feynmanov dijagram Interpretacije Ansambl Bayesova De Broglie–Bohmova (Pilotski val) Kopenhagenska Kvantna logika Mnogo-svjetova Objektivni kolaps GRW CSL DP Penroseova Pristup konzistentne povijesti Relacijska Skrivene varijable (Lokalne) Stohastička Svijest uzrokuje kolaps Transakcijska Znanstvenici Planck · Schrödinger · Heisenberg · Bohr · Pauli · Dirac · Bohm · Born · de Broglie · von Neumann · Einstein · Feynman · Everett · Drugi

Schrödingerova mačka čeka sudbinu. Na slici je mačka, bočica otrova i izvor zračenja su u zapečaćenoj kutiji. Ako unutarnji monitor otkrije radioaktivnost (primjerice od raspada jednog atoma), bočica će se zatresti te ispustiti otrov koji će ubiti mačku. Kopenhagenska interpretacija kvantne mehanike implicira da nakon nekog vremena mačka je simultano živa i mrtva. Ipak, kad netko pogleda u kutiju, vidi mačku, ili živu ili mrtvu, nikako i živu i mrtvu. Ovo nas zapravo pita kad zapravo okončava kvantna superpozicija te zbilja kolabira u jednu ili drugu mogućnost.

Schrödingerova mačka je misaoni pokus koji ponekad opisujemo kao paradoks. Djeluje u naizgled paradoksalnom kognitivnom pokusu u kvantnoj mehanici. Ispitivanje je razradio austrijski fizičar Erwin Schrödinger. Pokušava ilustrirati nedorečenost rane interpretacije kvantne mehanike pri prijelazu iz subatomskih u makroskopski sustav.

Pokus ilustrira što je Schrödinger vidio kad se problem Kopenhagenske interpretacije kvantne mehanike primijeni na svakodnevne objekte, jer tad na kraju ishod proturiječi zdravom razumu. Scenarij prikazuje mačku koja može biti i živa ili mrtva, ovisno o prijašnjem nasumičnom događaju. Iako je izvorni "pokus" bio zamišljen, slična se načela istraživalo i rabilo u praktičnim primjenama. Misaoni pokus često se pojavljivao u teorijskim raspravama interpretacijâ kvantne mehanike. Tijekom razvijanja ovog pokusa, Schrödinger je izmislio izraz Verschränkung (kvantna prepletenost).

Izvor i motiv

Schrödinger je ovaj pokus smislio kao raspravu za članak EPR koji je dobio ime po autorima Einsteinu, Podolskom i Rosenu 1935. godine.

Opis

Mačka je smještena u čeličnu kutiju zajedno s Geigerovim brojačem, bočicom otrova, čekićem i sasvim malim komadićem radioaktivne tvari, toliko malim da se, možda u tijeku jednog sata jedan od atoma raspadne, ali također, s jednakom vjerojatnošću, možda ne raspadne niti jedan. Kada se radioaktivna tvar raspadne, Geigerov brojač je detektira i aktivira čekić koji pada na bočicu i oslobodi otrov, koji zatim ubije mačku. Ako se ni jedan od atoma ne raspadne, mačka preživi. Radioaktivni raspad je slučajan proces i ne postoji način da se predvidi kada će se dogoditi. Fizičari kažu da atom postoji u stanju poznatom kao superpozicija - i raspadnut i neraspadnut u isto vrijeme.

Sve dok se kutija ne otvori, promatrač ne zna je li mačka živa ili mrtva - jer je mačja sudbina suštinski povezana s tim je li se atom raspao ili nije i mačka bi, kako je rekao Schrödinger, bila "i živa i mrtva ... u jednakim dijelovima" sve dok nije promatrana. Psi-funkcija cijelog sustava bi to izrazila na način da bi i živa i mrtva mačka u kutiji bile pomiješane ili razmazane u jednakim omjerima.

Drugim riječima, dok se kutija ne otvori, mačje stanje je potpuno nepoznato i stoga se smatra da je mačka i živa i mrtva u isto vrijeme dok se ne promatra.

"Ako je mačka u kutiji i ako nema načina da kažete u kojem je stanju, morate je tretirati kao da je u svim mogućim stanjima - da je i živa i mrtva - u isto vrijeme", objašnjava Eric Martell, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Millikin, Decatur, Illinois. "Ako pokušate predvidjeti i pretpostavite da znate stanje mačke, (vjerojatno) ćete pogriješiti. Ako, s druge strane, pretpostavite da je u kombinaciji svih mogućih stanja u kojima može biti, bit ćete u pravu."

Čim bi pogledao u komoru, promatrač bi odmah znao je li mačka živa ili mrtva, a "superpozicija" mačke - ideja da je bila u oba stanja - urušila bi se ili u spoznaju da je "mačka živa" ili da je "mačka mrtva", ali ne oboje.

Paradoks kvantne mehanike "Schrödingerova mačka" prema višesvjetovnom predstavljanju. U ovom prikazu, svaki je događaj neka granična točka. Mačka je i živa i mrtva, neglede toga je li kutija otvorena, no "živa" i "mrtva" mačka nalaze se u dvjema odvojenim granama svemira koja su jednako stvarna, ali ta dva svijeta ne mogu biti u interakciji jedan s drugim.

Vanjske poveznice

• (engl.) Schrödingerova mačka u zvučnom formatu, produkcija Sift
• (engl.) Erwin Schrödinger, The Present Situation in Quantum Mechanics (prijevod s njemačkog na engleski)  Arhivirana inačica izvorne stranice od 13. studenoga 2010. (Wayback Machine)
• (engl.) The EPR paper  Arhivirana inačica izvorne stranice od 8. veljače 2006. (Wayback Machine)
• (engl.) Viennese Meow (the cat's perspective – short story)  Arhivirana inačica izvorne stranice od 24. travnja 2012. (Wayback Machine)
• (engl.) The story of Schroedinger's cat (an epic poem)  Arhivirana inačica izvorne stranice od 13. svibnja 2008. (Wayback Machine); The Straight Dope
• (engl.) Tom Leggett (Aug. 1, 2000) New life for Schrödinger's cat, Physics World, UK  Arhivirana inačica izvorne stranice od 10. veljače 2009. (Wayback Machine) Pokusi na dvama sveučilištima tvrde da promatraju superpoziciju u vrlo velikim sustavima
• (engl.) Information Philosopher on Schrödinger's cat Još dijagrama i objašnjenje
• (engl.) Poliakoff, Martyn. 2009. Schrödinger's Cat. Sixty Symbols. Brady Haran za Sveučilište u Nottinghamu