Schrödingerova mačka
Schrödingerova mačka je myšlienkový experiment o kvantovej fyzike. Erwin Schrödinger ho navrhol v roku 1935 ako reakciu na kodanskú interpretáciu kvantovej fyziky.
Schrödinger napísal:
Dajú sa vytvoriť aj celkom absurdné prípady. V oceľovej komore je zatvorená mačka a nasledujúce zariadenie (ktoré musí byť zabezpečené proti priamemu zásahu mačky): v Geigerovom počítadle je malá čiastočka rádioaktívnej látky, taká malá, že sa možno v priebehu hodiny rozpadne len jeden z atómov, ale s rovnakou pravdepodobnosťou možno aj žiadny; ak sa tak stane, trubica počítadla sa vybije a cez relé uvoľní kladivo, ktoré rozbije malú banku s kyselinou kyanovodíkovou. Ak by sme celý tento systém nechali hodinu na pokoji, povedali by sme, že mačka stále žije, ak sa medzitým nerozpadol žiadny atóm. Psi-funkcia celého systému by to vyjadrovala tým, že by sa v ňom živá a mŕtva mačka (prepáčte za výraz) miešali alebo rozmazávali rovnakým dielom.
Pre tieto prípady je typické, že neurčitosť pôvodne obmedzená na atómovú oblasť sa transformuje do makroskopickej neurčitosti, ktorú je potom možné vyriešiť priamym pozorovaním. To nám bráni tak naivne prijať za platný "rozmazaný model" na reprezentáciu reality. Sám o sebe by nezakomponoval nič nejasné alebo protirečivé. Je rozdiel medzi roztrasenou alebo rozostrenou fotografiou a snímkou mrakov a hmlových lavíc.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Súčasná situácia v kvantovej mechanike), Naturwissenschaften
(preklad John D. Trimmer v Proceedings of the American Philosophical Society)
Zjednodušene povedané, Schrödinger tvrdil, že ak umiestnite mačku a niečo, čo by ju mohlo zabiť (rádioaktívny atóm) do škatule a zapečatíte ju, nebudete vedieť, či je mačka mŕtva alebo živá, kým škatuľu neotvoríte, takže kým škatuľu neotvoríte, mačka je (v istom zmysle) "mŕtva aj živá". Toto sa používa na znázornenie toho, ako funguje vedecká teória. Nikto nevie, či je nejaká vedecká teória správna alebo nesprávna, kým sa uvedená teória nedá otestovať a dokázať.
Fyziku možno rozdeliť na dva typy: klasickú fyziku a kvantovú mechaniku. Klasická fyzika vysvetľuje väčšinu fyzikálnych interakcií, napríklad prečo sa lopta pri páde odrazí. Možno ju použiť aj na predpovedanie fyzikálnych interakcií, napríklad čo sa stane, keď vám spadne loptička. Existujú však niektoré fyzikálne interakcie, ktoré nevysvetľuje; napríklad to, ako sa svetlo môže zmeniť na elektrinu. Kvantová mechanika poskytuje fyzikom spôsob, ako vysvetliť, prečo sa tieto veci dejú.
Kodanská interpretácia sa používa na vysvetlenie toho, čo sa deje s najmenšou časťou atómu (subatómovou časticou) bez toho, aby sme sa na ňu pozerali (pozorovali ju alebo merali). Matematika sa používa na to, aby sa ukázalo, aká je pravdepodobnosť, že sa s časticou niečo stane. Častica by sa mohla opísať ako častica, ktorá má 50 % pravdepodobnosť, že bude na jednom mieste v jednom čase, alebo 50 % pravdepodobnosť, že bude na jednom mieste v inom čase. Dalo by sa to vyjadriť aj ako graf (alebo vlnovka). To je veľmi výhodné pri výpočtoch v kvantovej fyzike.
Jediný spôsob, ako si byť stopercentne istý, kde sa častica nachádza, je pozorovať ju. Kodaňská interpretácia hovorí, že až do okamihu, keď ju pozorujete, častica existuje a nie je tam. Až keď časticu pozorujete, viete, či tam je alebo nie je.
Hoci to dáva zmysel v kvantovej fyzike, v klasickej (reálnej) fyzike to zmysel nedáva.
Schrödinger chcel ukázať, že tento spôsob uvažovania o kvantovej mechanike by viedol k absurdným situáciám. Navrhol myšlienkový experiment.
Mačka je umiestnená v miestnosti, ktorá je oddelená od vonkajšieho sveta.
V miestnosti sa nachádza Geigerov počítač, ktorý počíta množstvo rádioaktívneho rozpadu a trochu rádioaktívneho prvku.
V priebehu jednej hodiny sa jeden z atómov rádioaktívneho materiálu môže rozpadnúť (alebo sa rozpadne, pretože materiál nie je stabilný), alebo nemusí.
Ak sa materiál rozpadne, uvoľní sa atómová častica, ktorá zasiahne geigerov počítač, ktorý uvoľní jedovatý plyn, ktorý mačku zabije.
Otázka teraz znie: je na konci hodiny mačka živá alebo mŕtva? Schrödinger hovorí, že podľa kodanskej interpretácie, kým sú dvere zatvorené, je mačka mŕtva a živá. To sa nedá zistiť, kým sa dvere neotvoria. Ale otvorením dverí človek zasahuje do experimentu. Osoba a experiment musia byť opísané vzhľadom na seba navzájom.
Pri pohľade na experiment osoba ovplyvnila experiment, preto nám nemusí dať správnu odpoveď.
Myšlienkový experiment vymyslel Schrödinger, aby demonštroval hlúposť uvažovania o kvantových stavoch veľkých objektov. Mnohokrát sa naň odkazuje aj v popkultúre.
Mačka s Geigerovým počítadlom a trochou jedu v zapečatenej škatuľke. Kvantová mechanika hovorí, že po chvíli je mačka živá aj mŕtva. Osoba, ktorá sa pozrie do škatule, nájde mačku buď živú, alebo mŕtvu, avšak predpokladá sa, že je živá aj mŕtva skôr, ako sa do škatule pozriete.
Postava mačky v skutočnej veľkosti v záhrade na Huttenstrasse 9 v Zürichu, kde Erwin Schrödinger žil v rokoch 1921 - 1926. V závislosti od svetelných podmienok sa mačka javí ako živá alebo mŕtva.
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to Schrödingerova mačka?
Odpoveď: Schrödingerova mačka je myšlienkový experiment o kvantovej fyzike, ktorý navrhol Erwin Schrödinger v roku 1935 ako reakciu na kodanskú interpretáciu kvantovej fyziky. Zahŕňa hypotetický scenár, v ktorom je mačka umiestnená do oceľovej komory so zariadením, ktoré obsahuje rádioaktívny materiál a mohlo by ju potenciálne zabiť. Experiment kladie otázku, či bude mačka po otvorení škatule živá alebo mŕtva.
Otázka: Čo hovorí kodanský výklad o časticiach?
Odpoveď: Kodanská interpretácia hovorí, že nie je možné s istotou vedieť, v akom stave sa bude častica nachádzať, kým nebude pozorovaná, takže pred pozorovaním možno povedať, že existuje v oboch stavoch naraz.
Otázka: Ako Schrödinger demonštroval tento koncept?
Odpoveď: Schrödinger demonštroval túto koncepciu prostredníctvom svojho myšlienkového experimentu s mačkou umiestnenou v zapečatenej škatuli s rádioaktívnym materiálom. Navrhol, že kým sa škatuľa neotvorí, nevie sa, či je mačka mŕtva alebo živá, takže dovtedy bude existovať v oboch stavoch naraz.
Otázka: Aké dva typy fyziky sa spomínajú v tomto texte?
Odpoveď: V tomto texte sa spomínajú dva typy fyziky: klasická fyzika a kvantová mechanika. Klasická fyzika vysvetľuje väčšinu fyzikálnych interakcií a dokáže predpovedať fyzikálne interakcie, zatiaľ čo kvantová mechanika poskytuje vysvetlenie niektorých fyzikálnych interakcií, ktoré klasická fyzika nedokáže vysvetliť.
Otázka: Ako pozorovanie niečoho ovplyvňuje experiment?
Odpoveď: Pozorovanie niečoho môže ovplyvniť experiment, pretože pri pozorovaní experimentu môže človek svojou prítomnosťou a činnosťou počas pozorovania zasahovať do jeho výsledkov. To znamená, že akékoľvek výsledky získané z takéhoto experimentu nemusia nevyhnutne presne odrážať skutočnosť, pretože boli ovplyvnené vonkajšími faktormi.
Otázka: Na čo sa vzťahuje pojem "psi-funkcia"?
Odpoveď: Psi-funkcia sa vzťahuje na matematické rovnice používané na opis toho, s akou pravdepodobnosťou sa niečo stane v rámci kvantovej mechaniky bez toho, aby sme sa na to skutočne pozerali (pozorovali to).
