Miselni eksperiment, znan kot Schrödingerjeva mačka, je eden najbolj znanih in tudi najbolj nerazumljenih konceptov v kvantni mehaniki. Z globokim razmišljanjem o problemu, so raziskovalci prišli do spektakularnih spoznanj o fizični resničnosti.
Kdo si je omislil Schrödingerjevo mačko?
Avstrijski fizik Erwin Schrödinger, eden ustanoviteljev discipline kvantne mehanike, si je svojo mačjo zmedo prvič zamislil leta 1935. Nastala je kot komentar na probleme, ki jih je zastavljal Albert Einstein.
Ko so razvijali svoje novo razumevanje subatomskega sveta, je večina Einsteinovih in Schrödingerjevih sodelavcev spoznala, da kvantne entitete kažejo zelo nenavadna vedenja. Danski fizik Niels Bohr se je zavzemal za razumevanje, da delci kot so elektroni, nimajo natančno opredeljenih lastnosti, dokler niso izmerjeni. Pred tem delci obstajajo v tako imenovani superpoziciji, na primer s 50 % možnostjo, da se usmerjeni »navzgor« in 50 % možnost, da so usmerjeni »navzdol«.
Einsteinu ta neodločna razlaga ni bila všeč. Želel je vedeti, kako natanko vesolje ve, kdaj nekdo nekaj meri. Schrödinger je to nesmiselnost izpostavil s svojo zloglasno konceptualno mačko.
Schrödinger je v prispevku iz leta 1935 napisal »Trenutno stanje v kvantni mehaniki«. Naprava je sestavljena iz škatle z zaprto epruveto s cianidom, nad katero je obešeno kladivo, pritrjeno na Geigerjev števec. Ta je usmerjen na majhen del blago radioaktivnega urana. Znotraj škatle pa je zaprta mačka. In kar brez strahu za mačko, to je miselni eksperiment, ki ni bil nikoli izpeljan.
Škatla je zapečatena, poizkus pa naj bi se izvajal določen čas, morda kako uro. V tisti uri bo uran, katerega delci upoštevajo zakone kvantne mehanike, oddajal sevanje, ki ga bo zaznal Geigerjev števec. Ta bo nato sprožil kladivo, ki bo razbilo epruveto s cianidom, ki nato ubije mačko.
Po mnenju znanstvenikov, kot je bil Bohr, dokler škatle ne odpremo in statusa mačke ne »izmerimo«, bo ta ostala v superpoziciji: se pravi bo hkrati živa in mrtva. Ljudje, kot sta Einstein in Schrödinger, so se upirali takemu razmišljanju, ki se ne sklada s praktičnimi izkušnjami. Mačka je živa, ali pa ne. Ne more biti oboje hkrati.
Je Schrödingerjeva mačka resnična?
Schrödingerjeva mačka točno zadane, kar je v Bohrovi razlagi resničnosti najbolj bizarno: pomanjkanje jasne ločnice med kvantno in vsakdanjo realnostjo. Čeprav večina stroke misli, da daje primer podporo delcem, ki nimajo jasno opredeljenih lastnosti, dokler jih ne izmerimo, je bil Schrödingerjev prvotni namen ravno obratno. Pokazati, da je takšna ideja nesmiselna. Vendar pa so fiziki več desetletij v veliki meri prezrli to težavo in prešli na druge probleme.
Toda v 70. letih prejšnjega stoletja so raziskovalci pokazali, da bi lahko kvantni delci nastali v stanjih, ki bi vedno ustrezali drug drugemu. Torej, če bi eden pokazal usmeritev »navzgor«, bi bil drugi »navzdol« – pojav, ki ga je Schrödinger poimenoval zaplet. To je bilo uporabljeno za podporo nastajajočega področja kvantnega računanja, ki spodbuja proizvodnjo računskih strojev, ki so veliko zmogljivejši od trenutnih tehnologij.
Leta 2010 je fizikom uspelo ustvariti tudi resnično različico Schrödingerjeve mačke, čeprav na način, ki ne vključuje uboja živali. Znanstveniki iz kalifornijske univerze Santa Barbara so zgradili resonator, drobne glasbene vilice, velikosti slikovne pike na računalniškem zaslonu. Postavili so jih v superpozicijo, v kateri je hkrati nihala in ni nihala, pri čemer so pokazali, da lahko razmeroma veliki predmeti zasedajo bizarna kvantna stanja.
Novejši poskusi so postavili skupine do 2000 atomov na dve različni mesti hkrati, kar še dodatno zamegli ločnico med mikroskopskim in makroskopskim. Leta 2019 so raziskovalci z univerze v Glasgowu celo uspeli posneti fotografijo zapletenih fotonov s posebno kamero, ki je posnela sliko vedno, ko se je pokazal foton s svojim zapletenim partnerjem.
Medtem ko se fiziki in filozofi še niso dogovorili o tem, kako razmišljati o kvantnem svetu, so Schrödingerjeva spoznanja doprinesla veliko plodnih raziskovalnih poti, ki se bodo verjetno nadaljevala tudi v prihodnosti.
Novinar
