Aastal oli Erwin Schrodinger üks võtmeisikuid kvantfüüsika, isegi enne tema kuulsat "Schrodingeri kass"mõttekatse. Ta oli loonud kvantlaine funktsiooni, mis oli nüüd universumi liikumise määratlevaks võrrandiks, kuid probleem on selles, et see väljendas kogu liikumist tõenäosuste seeria - asi, mis on otseses vastuolus sellega, kuidas enamus tänapäeva teadlasi (ja võib-olla isegi täna) tahavad uskuda sellesse, kuidas füüsiline reaalsus tegutseb.
Schrodinger ise oli üks sellistest teadlastest ja ta tuli kvantfüüsikaga seotud probleemide illustreerimiseks välja Schrodingeri kassi kontseptsiooniga. Vaatleme siis küsimusi ja vaatame, kuidas Schrodinger püüdis neid analoogia abil illustreerida.
Kvantide määramatus
Kvantlaine funktsioon kujutab kõiki füüsikalisi suurusi kvant olekute jadana koos tõenäosusega, et süsteem on antud olekus. Mõelge ühele radioaktiivsele aatomile, mille poolestusaeg on üks tund.
Kvantfüüsikalise lainefunktsiooni kohaselt on radioaktiivne aatom ühe tunni pärast seisundis, kus see on nii lagunenud kui ka mitte lagunenud. Kui aatomi mõõtmine on tehtud, kukub lainefunktsioon ühte olekusse, kuid kuni selle ajani jääb see kahe kvantseisundi superpositsiooniks.
See on kvantfüüsika Kopenhaageni tõlgenduse põhiaspekt - see pole lihtsalt see, mida teadlane ei tea mis seisundis see on, kuid pigem on füüsiline reaalsus alles enne mõõtmist koht. Mingil tundmatul viisil on vaatlus just see, mis kindlustab olukorra ühes või teises olekus. Kuni see vaatlus toimub, jaguneb füüsiline reaalsus kõigi võimaluste vahel.
Kassi peale
Schrodinger laiendas seda, tehes ettepaneku paigutada hüpoteetiline kass hüpoteetilisse kasti. Kasti koos kasti paneksime viaal mürkgaasi, mis tapaks koheselt kassi. Viaal on ühendatud seadme külge, mis on ühendatud Geigeri loenduriga - kiirguse tuvastamiseks kasutatava seadmega. Eelnimetatud radioaktiivne aatom paigutatakse Geigeri leti lähedale ja jäetakse sinna täpselt üheks tunniks.
Kui aatom laguneb, tuvastab Geigeri loendur kiirguse, purustab viaali ja tapab kassi. Kui aatom ei lagune, on viaal terve ja kass elus.
Pärast tunniajast aatomit on seisund, kus see on nii lagunenud kui ka mitte lagunenud. Kuid arvestades, kuidas oleme olukorra üles ehitanud, tähendab see, et viaal on nii purunenud kui ka purunemata ning vastavalt kvantfüüsika Kopenhaageni tõlgendusele kass on nii surnud kui ka elus.
Tõlgendused Schrodingeri kassist
Stephen Hawking on kuulsalt öeldud: "Kui ma kuulen Schrodingeri kassi kohta, jõuan ma oma relva järele." See tähistab paljude füüsikute mõtteid, sest mõttekatses on mitu aspekti, mis esile tõstavad väljaanded. Analoogia suurim probleem on see, et kvantfüüsika töötab tavaliselt ainult aatomite ja subatomaalsete osakeste mikroskoopilisel skaalal, mitte kasside ja mürgipudeli makroskoopilisel skaalal.
Kopenhaageni tõlgenduses öeldakse, et millegi mõõtmine põhjustab kvantlainefunktsiooni kokkuvarisemise. Selles analoogias toimub mõõtmine Geigeri loenduri abil. Sündmuste ahelas on palju koostoimeid - kassi või süsteemi eraldi osi on võimatu isoleerida nii, et see oleks oma olemuselt kvantmehaaniline.
Selleks ajaks, kui kass ise võrrandisse siseneb, on mõõtmine juba tehtud... tuhat korda on mõõtmisi tehtud Geigeri loenduri, viaali purustamisseadme, viaali, mürggaasi ja kassi enda poolt. Isegi kasti aatomid teevad "mõõtmisi", kui arvestada, et kui kass kukub surnuks, puutub see kokku erinevate aatomitega, kui siis, kui ta liigub ärevalt kasti ümber.
See, kas teadlane kasti avab või mitte, ei oma tähtsust, kas kass on elus või surnud, mitte kahe oleku superpositsioon.
Mõningates Kopenhaageni tõlgenduse rangetes vaadetes nõutakse siiski teadliku üksuse tähelepanekuid. See tõlgenduse kitsas vorm on tänapäeval füüsikute seas üldiselt vähemuse seisukoht, ehkki olemas jääb mõneks intrigeerivaks argumendiks, millega kvantlainefunktsioonide kokkuvarisemine võib olla seotud teadvus. (Teadvuse rolli kvantfüüsikas põhjalikumaks arutamiseks pakun Quantum Enigma: füüsika puutub kokku teadvusega autorid Bruce Rosenblum ja Fred Kuttner.)
Veel üks tõlgendus on Paljude maailmade tõlgendamine (MWI) kvantfüüsika kohta, mis soovitab olukorra hargnemist paljudeks maailmadeks. Mõnes neist maailmadest on kass karbi avamisel surnud, teistes on kass elus. Ehkki põnev üldsusele ja kindlasti ulmeautoritele, on Paljud maailmad Tõlgendamine on ka füüsikute vähemuse seisukoht, ehkki puuduvad konkreetsed tõendid selle kohta selle vastu.
Toimetanud Anne Marie Helmenstine, Ph.