Ервин Сцхродингер био је једна од кључних фигура у квантна физика, чак и пре његовог чувеног "Сцхродингерова мачка"мисаони експеримент. Он је створио функцију квантног таласа, која је сада дефинисала једначину кретања у свемиру, али проблем је у томе што је све кретање изражавао у облику а низ вероватноћа - нешто што директно директно крши начин на који већина научника дана (а можда и данас) воли да верује у то како физичка стварност оперише.
Сам Сцхродингер био је један од таквих научника и смислио је концепт Сцхродингерове мачке да би илустрирао проблеме квантне физике. Размотримо, дакле, проблеме и погледајмо како је Сцхродингер покушао да их илуструје аналогијом.
Квантна неодређеност
Квантна таласна функција приказује све физичке величине као низ квантних стања заједно са вероватноћом да је систем у датом стању. Размотрите један радиоактивни атом са полуживотом од једног сата.
Према функцији квантне физике таласа, након једног сата радиоактивни атом ће бити у стању у којем се распада и не пропада. Једном када се изврши мерење атома, таласна функција ће се срушити у једно стање, али до тада остаће као суперпозиција две квантне државе.
Ово је кључни аспект копенхагенске интерпретације квантне физике - то научник не зна у којем се стању налази, него је то што физичка стварност није одређена док се не изврши чин мерења место. На неки непознат начин, сам чин запажања је оно што учвршћује ситуацију у једно или друго стање. Док се то опажање не догоди, физичка стварност је подељена између свих могућности.
На Мачку
Сцхродингер је ово продужио предлажући да се хипотетичка мачка постави у хипотетичку кутију. У кутију с мачком ставили бисмо бочицу са отровним гасом који би мачку одмах убио. Бочица је спојена на апарат који је ожичен на Геигер-овом бројачу, уређају који се користи за откривање зрачења. Поменути радиоактивни атом је смештен у близини Гегеровог бројача и тамо је остављен тачно један сат.
Ако атом пропадне, тада ће Гегеров бројач открити зрачење, разбити бочицу и убити мачку. Ако се атом не распадне, бочица ће бити нетакнута и мачка ће бити жива.
После једносатног периода, атом је у стању када се распада и не пропада. Међутим, с обзиром на то како смо конструисали ситуацију, то значи да је бочица и сломљена и не разбијена и, на крају, према копенхагенској интерпретацији квантне физике мачка је и мртва и жива.
Интерпретације Сцхродингерове мачке
Стивен Хокинг главно цитирано каже: "Кад чујем за Сцхродингерову мачку, посегнем за својим пиштољем." Ово представља мисли многих физичара, јер постоји неколико аспеката мисаоног експеримента који се појављују у њему питања. Највећи проблем с аналогијом је тај што квантна физика обично делује само на микроскопској скали атома и субатомских честица, а не на макроскопској скали лептира мачака и бочица са отровима.
Копенхагенска интерпретација каже да чин мерења нечега узрокује колапс квантне таласне функције. У овој аналогији, заиста, чин мерења врши се преко Геигер-овог бројача. Постоји низ интеракција у ланцу догађаја - немогуће је изоловати мачку или посебне делове система тако да је по природи заиста квантно механичка.
До тренутка када мачка сама уђе у једначину, мерење је већ извршено... хиљаду пута су извршена мерења - атоми Гегеровог бројача, апарат за разбијање бочица, бочица, отровни гас и сама мачка. Чак и атоми кутије врше „мерења“ када узмете у обзир да ће, ако мачка падне мртва, ступити у контакт са различитим атомима него ако тјескобно корача око кутије.
Без обзира да ли је научник отворио кутију небитно је да ли је мачка жива или мртва, а не суперпозиција две државе.
Ипак, у неким строгим погледима на интерпретацију из Копенхагена, то је заправо запажање свесног ентитета. Овај строги облик интерпретације углавном је мањински став међу физичарима данас, мада тамо остаје неки интригантан аргумент с којим се колапс квантних таласних функција може повезати свест. (За детаљнију расправу о улози свести у квантној физици, предлажем Квантна Енигма: Физика сусреће свест написали Бруце Росенблум и Фред Куттнер.)
Још једна интерпретација је Тумачење многих светова (МВИ) квантне физике, која предлаже да се ситуација заправо одвоји на многе светове. У неким од ових света мачка ће бити мртва након отварања кутије, у другим ће мачка бити жива. Иако је фасцинантан за јавност, а свакако и за ауторе научне фантастике, Много света Интерпретација је такође мањинско гледиште физичара, мада не постоје посебни докази за или против тога.
Уредио Др Анне Марие Хелменстине