Čo nás učí Schrödingerova mačka? Pozrite sa sedliackym rozumom na bizarný svet kvantovej fyziky
Je živá alebo mŕtva? Myšlienkový experiment poukazuje na to, že ani veda zatiaľ úplne nerozumie správaniu atómov a častíc.
Zákony kvantovej fyziky nám ukazujú niečo, čo sa vymyká logickému chápaniu sveta okolo nás. Povedali by sme, že nič nemôže existovať na dvoch miestach súčasne, no to nie je tak úplne pravda. Jedným zo základných princípov kvantovej mechaniky je takzvaná kvantová superpozícia, kedy môže elementárna častica alebo atóm existovať vo viacerých stavoch súčasne. Tento jav dokonale vysvetľuje známa Schrödingerova mačka.
Je živá alebo mŕtva? Schrödingerová mačka je druh myšlienkového experimentu, ktorý ilustruje paradox kvantovej superpozície. Sformuloval ho rakúsky vedec Erwin Schrödinger v roku 1935. Schrodinger chcel týmto experimentom poukázať na problémy takzvanej kodanskej interpretácie kvantovej mechaniky, presnejšie na vlastnosti mikroskopických častíc, ktoré sú vo svojej podstate nezmyselné. Tento nonsens si môžeme jasne všimnúť, ak tieto princípy prenesieme na objekty z bežného života. Zároveň nám jednoduchou formou a takzvaným „sedliackym rozumom“ približuje zložité kvantové javy.
Čo je Schrödingerova mačka?
Predstavte si vzduchotesnú a nepriehľadnú krabicu, v ktorej sa nachádza mačka a prístroj, v ktorom nájdeme rádioaktívny nuklid a nádobu s jedovatým plynom. Keď sa nuklid rozpadne, prístroj to zachytí a uvoľní plyn, ktorý mačku otrávi. Schrödinger pokus navrhol tak, aby po hodine existovala 50% šanca, že je mačka po smrti.
V tomto bode prichádzajú na scénu kvantové javy. Keďže nuklid nijakým spôsobom nepozorujeme, ten sa súčasne nachádza v rozpadnutom a nerozpadnutom stave. Jednoduchšie povedané, schrodingerova mačka je súčasne živá a mŕtva. Len keď otvoríme krabicu, tak sa celá sústava „rozhodne“ a my uvidíme len jeden z týchto stavov, teda mačka bude buď živá alebo mŕtva.
Experiment poukazuje na jeden nedostatok kvantovej mechaniky. Otvorenou otázkou stále ostáva, kedy kvantová superpozícia prestáva existovať a celá sústava nadobudne jeden konkrétny stav. Experiment schrödingerovej mačky ukazuje, že teória kvantovej mechaniky nie je kompletná bez zákonov, ktoré by popisovali kedy vlnová funkcia kolabuje. Inými slovami povedané, musí existovať definitívny moment, kedy mačka umrie alebo ostane nažive.
Neprehliadnite
Interpretácie experimentu
Schrödinger nikdy neplánoval tento experiment vykonať v praxi. Veril, že neexistuje žiadny stav medzi životom a smrťou, preto mačka musí aj v uzatvorenej krabici byť jedno alebo druhé. Rovnako by sa mal správať aj nuklid, teda musí byť buď rozložený alebo nie.
Od vzniku tohto myšlienkového experimentu sa objavilo mnoho interpretácií, ktoré sa pokúšajú zistiť, či je mačka v skutočnosti živá, mŕtva, oboje, alebo ani jedno. Podľa interpretácie Joha von Neumanna sa vyžaduje pozorovanie vedomej bytosti na to, aby kvantová superpozícia zanikla a mačka buď bola mŕtva alebo živá. Túto teóriu však napadol Eugene Wigner.
Ten tvrdil, že ak by išiel mačku skontrolovať jeho kolega, ten by sa stal súčasťou superpozície z perspektívy Wignera. Mačka by tak bola stále aj živá a mŕtva, kým by výsledok experimentu kolega Wignerovi neprezradil. Pre tretieho kolegu by tiež bola mačka stále živá a mŕtva, kým by mu to neprezradila zúčastnená dvojica. Takto by sa to mohlo opakovať donekonečna.
Druhú interpretáciu Schrodingerovho experimentu sformuloval Niels Bohr, ktorý predpokladal, že za pozorovanie kvantovej častice sa nemusí považovať len pozorovanie očami vedca. V krabici sa nachádza geigerov počítač, ktorý zaznamená rozpad rádioaktívneho nuklidu a spustí uvoľnenie jedovatého plynu. Na to, aby sa nuklid presunul zo stavu superpozície do konkrétneho stavu stačí meranie tohto počítača. O osude mačky tak v podstate rozhodne meranie geigerovho počítača dlho predtým, ako vedec otvorí krabicu a mačku sám skontroluje.
Komentáre