Kot Schrödingera

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Równocześnie żywy i martwy kot Schrödingera.

Kot Schrödingeraeksperyment myślowy, czasem określany mianem paradoksu, opublikowany w 1935 roku przez austriackiego fizyka, Erwina Schrödingera w trzech częściach artykułu przeglądowego Obecna sytuacja w mechanice kwantowej. Ilustruje problem zastosowania interpretacji kopenhaskiej mechaniki kwantowej w odniesieniu do przedmiotów codziennego użytku. Eksperyment ten jest jednym z wielu pomysłów tworzenia „przekładni” ze świata obiektów nano (w skali atomowej) do świata makroskopowego (zbioru wielu elementów, opisywanego w kategoriach prawdopodobieństwa zdarzeń losowych).

Opis eksperymentu[edytuj]

Schrödinger wymyślił urządzenie oddziałujące na kota, zamkniętego w pojemniku z trucizną (np. z trującym gazem). Do szczelnego pojemnika wkładamy: żywego kota, źródło promieniotwórcze w postaci jednego atomu, który może wyemitować cząstkę promieniowania jonizującego oraz detektor promieniowania (np. licznik Geigera-Müller), który w chwili wykrycia cząstki uwalnia trujący gaz. Po zamknięciu pojemnika po pewnym czasie istnieje pięćdziesięcioprocentowe 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.

Z opisu kwantowo-mechanicznego wynika jednak coś innego – przed otwarciem pojemnika kot jest jednocześnie i martwy, i żywy. Jako obiekt kwantowy, znajduje się on równocześnie w każdym z możliwych stanów (tzw. superpozycji). Dopiero otwarcie pojemnika i sprawdzenie jego zawartości redukuje układ do jednego stanu – następuje załamanie funkcji falowej kota, i dopiero w momencie poczynienia obserwacji kot przyjmuje jeden, konkretny stan. W tym przypadku są tylko dwa możliwe stany – kot jest martwy albo żywy.

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 liczbę tych obiektów, ich poszczególne stany uśredniają się, nie pozwalając obserwować efektów kwantowych.

Kot Schrödingera w kulturze masowej[edytuj]

Koncepcja kota Schrödingera będąca zderzeniem klasycznych intuicji z regułami fizyki kwantowej niesie ze sobą intrygujące (choć pozorne) paradoksy. Dlatego koncepcja ta okazała się atrakcyjnym motywem często wykorzystywanym w literaturze, filmach i grach komputerowych. 12 sierpnia 2013 kot Schrödingera pojawił się w Google doodle z okazji 126. rocznicy urodzin naukowca[1].

Kot Schrödingera w filozofii[edytuj]

To, że kot ten może być równocześnie martwy i żywy (a nie jest to superpozycja czasu, kiedy był żywy i czasu, kiedy był martwy) jest założeniem filozoficznym diagonalności wprowadzonym do fizyki kwantowej w zasadzie komplementarności. Założenie, że zasada komplementarności opisuje poprawnie każde doświadczenie jest błędnym uogólnianiem[2][3].

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. Erwin Schrödinger i jego kot – 126. rocznica urodzin Schrödingera (pol.). crazynauka.pl, 2013-08-12. [dostęp 2013-08-12].
  2. Executive Editors: Edward N. Zalta, Uri Nodelman, Colin Allen: Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics (ang.). W: Stanford Encyclopedia of Philosophy [on-line]. 2002 (2012). [dostęp 2016-11-29].
  3. Tadeusz Pabjan. Zasada komplementarności a filozofia. „Postępy Fizyki”. 62 (1), s. 14-22, 2011. Polskie Towarzystwo Fizyczne. ISSN 0032-5430. 

Literatura[edytuj]

  • John Gribbin, W poszukiwaniu kota Schrödingera: realizm w fizyce kwantowej, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań 1997, ISBN 83-7150-312-1.
  • M. Kalinski, Aharonov-Bohm oscillations in a hydrogen atom in a radiation field through electron self-interference, Phys. Rev. A 57, 2239-2242 (1996).
  • Tadeusz Pabjan, Zasada komplementarności a filozofia, Postępy Fizyki tom 62 zeszyt 1 z 2011 roku.

Linki zewnętrzne[edytuj]