Mikä on SchröDingerin kissa?

On tärkeää huomata, että mitään todellisia kissoja, todellisia tai päällekkäin sijoitettuja, ei vahingoitettu tämän viisasGEEK -artikkelin luomisen aikana. (Sisäinen vitsi fysiikan pääaineille).

Erwin Schrödinger oli muiden arvostettujen fyysikoiden, kuten Albert Einsteinin ja Neils Bohrin, nykyaikainen, vaikka hän oli enemmän kiinnostunut suhteellisen uudesta kentästä nimeltä kvanttifysiikka. Kvanttifysiikka oli vastoin suurta osaa siitä, mitä Einstein ja Bohr pitivät tieteellisenä tosiasiona, mikä johti useisiin korkean tason keskusteluihin Schrödingerin ja Einsteinin välillä. Yksi näistä väitteistä sisälsi paradoksaalisen ajatuskokeen, jonka tunnemme nyt Schrödingerin kissana, vaikka kissa ei ollut koskaan enemmän kuin teoreettinen.

Yksi subatomisiin järjestelmiin liittyvistä ongelmista on ihmisten havaitsemisen vaikeus. Voidaan olettaa, että subatomiset hiukkaset käyttäytyvät tietyllä tavalla, mutta mikroskoopin tai kameran ottaminen käyttöön niiden havaitsemiseksi voi vaikuttaa negatiivisesti subatomisen järjestelmän luonnolliseen käyttäytymiseen. Tämä vastaa oppilaiden luokkahuonetta, jotka muuttavat käyttäytymistään, kun he löytävät dokumenttielokuvakameran miehistön huoneesta. Sama tapahtuu, kun fyysikot yrittävät tarkkailla hyvin pieniä esineitä.

”Schrödingerin kissa” on lähinnä oppitunti ongelmista, jotka liittyvät yksinomaan havaintoon turvautumiseen subatomisia järjestelmiä käsiteltäessä. Schrödinger ehdotti kokeilua, jossa elävä kissa sijoitettiin häkkiin metalliputken toiselle puolelle. Kissan lähellä olisi injektiopullo, joka sisältää myrkyllistä kaasua ja laukaisumekanismin. Tutkija sijoittaisi hyvin pienen määrän radioaktiivista ainetta putken toiseen päähän. Tämä radioaktiivinen aine hajoaa yhden atomin nopeudella tunnissa, mutta todennäköisyys sen esiintymiselle on viisikymmentä-viisikymmentä. Jos atomi todella vapautuisi, se aiheuttaisi myrkyllisen kaasun ampullin rikkoutumisen ja kissa kuolee. Mikään atomien hajoaminen ei tarkoittaisi kissan elämää.

Kun tämä teoreettinen putki suljettiin, ulkopuolinen havainto ei olisi mahdollista. Kukaan ei voisi kirjautua sisään Schrödingerin kissalle koko tunnin ajan. Kun 60 minuuttia on kulunut, kokeilijan kysymys olisi ”Onko Schrödingerin kissa elossa vai kuollut?”. Einsteinin teorioiden mukaan kissa olisi joko kuollut tai elossa, ilman keskitietä. Vasta kun putki avattiin ja kissan tila havaittiin, voitiin löytää lopullinen vastaus. Einstein näki joko kuolleen tai elävän kissan, koska Jumala ei pelaa noppaa maailmankaikkeuden kanssa.

Schrödingerin kvanttifysiikan teorian mukaan kissa on kuitenkin kahdessa eri tilassa samanaikaisesti. Yksi versio kissasta on kuollut, mutta toinen on edelleen elossa. Tämä on tapa, jolla myös subatomiset järjestelmät toimisivat, mikä luo paradoksin. Kissa asuu makroskooppisessa järjestelmässä, jossa esineet joko elävät tai eivät. Ei ole keskitietä, kuten puoli elävää kissaa. Kvanttifysiikassa teoreettinen Schrödingerin kissa voi kuitenkin olla olemassa eri tiloissa, täysin elävistä kuolleisiin ja kaikkiin välivaiheisiin. Kaikki nämä tilat, jotka tunnetaan nimellä superpositio, ovat mahdollisia tuloksia kokeesta, vaikka vain yksi voidaan todeta todeksi, kun tiedemies tutkii kissaa.

Schrödinger itse ilmaisi myöhemmin pahoittelunsa siitä, että hän käytti kissaa paradoksaalisen ajatuskokeen mahdollisena uhrina. Hänen alkuperäinen tarkoituksensa oli havainnollistaa joitain ongelmia, jotka liittyvät subatomisten järjestelmien havaitsemiseen ja johtopäätösten tekemiseen, kun havainto voi vääristää tuloksia. Ottaen paradoksin pois pienemmästä subatomisesta maailmasta ja siirtämällä sen suurempaan makroskooppiseen maailmaan Schrödinger todellakin osoitti pointtinsa Einsteinille ja muille, mutta hänen teoreettinen oppituntinsa tunnetaan ikuisesti nimellä “Schrödingerin kissa”.