Vad är Schrödingers Cat?

Det är viktigt att notera att inga faktiska katter, verkliga eller superpositionerade , skadades under skapandet av denna Wisegeek -artikel.(Insidan skämt för fysikens majors).

Erwin Schrödinger var en samtida av andra framstående fysiker som Albert Einstein och Neils Bohr, även om han var mer intresserad av ett relativt nytt område som heter Quantum Physics .Kvantfysik i allmänhet stred mot mycket av vad Einstein och Bohr ansåg vara vetenskapligt faktum, vilket ledde till ett antal debatter på hög nivå mellan Schrödinger och Einstein.Ett av dessa argument innehöll ett paradoxalt tankeexperiment som vi nu känner som Schrödingers katt , även om katten aldrig var mer än teoretisk.

Ett av de inneboende problemen med subatomiska system är svårigheten med mänsklig observation.Man kan anta att subatomiska partiklar uppför sig på ett visst sätt, men att introducera ett mikroskop eller en kamera för att observera dem i handling kan påverka det subatomiska systemets naturliga beteende negativt.Detta skulle motsvara ett klassrum med elever som ändrade sitt beteende när de upptäckte en dokumentär filmkamerabesättning i rummet.Samma sak händer när fysiker försöker observera mycket små föremål.

Schrödingers katt är i huvudsak en objektlektion om problemen med att förlita sig på observation ensam när de hanterar subatomiska system.Schrödinger föreslog ett experiment där en levande katt skulle placeras i en bur på ena sidan av ett metallrör.Nära katten skulle vara en injektionsflaska som innehåller giftig gas och en triggermekanism.En forskare skulle placera en mycket liten mängd radioaktivt ämne i den andra änden av röret.Detta radioaktiva material skulle förfalla med en hastighet av en atom per timme, men chanserna för det som inträffar är femtiofemtio.Om en atom verkligen släpptes skulle det leda till att injektionsflaskan av giftig gas går sönder och katten skulle dö.Inget atomförfall skulle betyda att katten lever.

När detta teoretiska rör var förseglat skulle ingen extern observation vara möjlig.Ingen skulle kunna checka in på Schrödingers Cat i en hel timme.Efter att 60 minuter har gått, skulle frågan för experimenteraren vara Schrödingers katt levande eller död?.Under Einsteins teorier skulle katten antingen vara död eller levande, utan mellangrund.Först när röret öppnades och kattens status blev observerbar kunde ett definitivt svar hittas.Einstein skulle antingen se en död eller levande katt, eftersom Gud inte spelar tärningar med universum.

Under Schrödingers teori om kvantfysik är dock katten faktiskt i två olika tillstånd samtidigt.En version av katten är död, men en annan lever fortfarande.Detta är så som subatomiska system måste fungera också, vilket sätter upp paradoxen.En katt bor i ett makroskopiskt system, där föremål antingen bor eller de inte.Det finns ingen mellangrund, till exempel en halv levande katt.I kvantfysik kan emellertid den teoretiska Schrödingers Cat existera i olika stater, från helt levande till döda och alla stadier däremellan.Alla dessa tillstånd, kända som Superposition är möjliga resultat från experimentet, även om endast ett kunde observeras som sant när forskaren undersökte katten.

Schrödinger själv uttryckte senare ånger att han använde en katt som det potentiella offeret för enParadoxical Thought Experiment.Hans ursprungliga poäng var att illustrera några av problemen med att observera subatomiska system och dra slutsatser när observationens handling kunde skeva resultaten.Genom att ta paradoxen ur den mindre subatomiska världen och flytta den till den större makroskopiska världen, bevisade Schrödinger verkligen sin poäng mot Einstein och andra, men hans teoretiska objektlektion skulle för alltid vara känd som Schrödingers Cat.