Schrödingerova kočka
Schrödingerova kočka je myšlenkový experiment týkající se kvantové fyziky. Erwin Schrödinger ho navrhl v roce 1935 v reakci na kodaňskou interpretaci kvantové fyziky.
Schrödinger napsal:
Lze dokonce vytvořit docela absurdní případy. Kočka je zavřená v ocelové komoře spolu s následujícím zařízením (které musí být zajištěno proti přímému zásahu kočky): v Geigerově čítači je malinký kousek radioaktivní látky, tak malý, že se možná během hodiny rozpadne jen jeden z atomů, ale také, se stejnou pravděpodobností, možná žádný; pokud se tak stane, trubice čítače se vybije a přes relé uvolní kladivo, které rozbije malou baňku s kyselinou kyanovodíkovou. Kdybychom celý tento systém nechali hodinu na pokoji, řekli bychom, že kočka stále žije, pokud se mezitím žádný atom nerozpadl. Psi-funkce celého systému by to vyjadřovala tím, že by se v něm živá a mrtvá kočka (promiňte mi ten výraz) smísily nebo rozmazaly stejným dílem.
Pro tyto případy je typické, že neurčitost původně omezená na atomární oblast se změní na makroskopickou neurčitost, kterou lze následně vyřešit přímým pozorováním. To nám brání tak naivně přijmout za platný "rozmazaný model" pro zobrazení reality. Sám o sobě by neztělesňoval nic nejasného nebo rozporuplného. Je rozdíl mezi roztřesenou nebo rozostřenou fotografií a snímkem mraků a mlžných lavic.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Současná situace v kvantové mechanice), Naturwissenschaften
(přeložil John D. Trimmer ve sborníku Americké filozofické společnosti)
Zjednodušeně řečeno, Schrödinger tvrdil, že pokud umístíte kočku a něco, co by ji mohlo zabít (radioaktivní atom), do krabice a zapečetíte ji, nebudete vědět, zda je kočka mrtvá nebo živá, dokud krabici neotevřete, takže dokud nebude krabice otevřena, kočka bude (v jistém smyslu) "mrtvá i živá". To se používá k znázornění toho, jak funguje vědecká teorie. Nikdo neví, zda je nějaká vědecká teorie správná, nebo ne, dokud ji nelze otestovat a prokázat.
Fyziku lze rozdělit na dva typy: klasickou fyziku a kvantovou mechaniku. Klasická fyzika vysvětluje většinu fyzikálních interakcí, například proč se míč při pádu odrazí. Lze ji také použít k předpovídání fyzikálních interakcí, například co se stane, když upustíte míč. Některé fyzikální interakce však nevysvětluje, například to, jak se světlo může změnit na elektřinu. Kvantová mechanika poskytuje fyzikům způsob, jak vysvětlit, proč se tyto věci dějí.
Kodaňská interpretace se používá k vysvětlení toho, co se děje s nejmenší částí atomu (subatomární částicí), aniž bychom se na ni dívali (pozorovali ji nebo měřili). Matematika se používá k tomu, aby ukázala, jak pravděpodobné je, že se s částicí něco stane. Částici lze popsat tak, že je 50% pravděpodobnost, že se bude nacházet na jednom místě v jednom čase, nebo 50% pravděpodobnost, že se bude nacházet na jednom místě v jiném čase. To lze také vyjádřit jako graf (nebo vlnovku). To je velmi výhodné při výpočtech v kvantové fyzice.
Jediný způsob, jak si být stoprocentně jistý, kde se částice nachází, je pozorovat ji. Až do okamžiku, kdy ji pozorujete, kodaňská interpretace říká, že částice je tam a není tam. Teprve když částici pozorujete, víte, zda tam je, nebo není.
Zatímco v kvantové fyzice to dává smysl, v klasické (reálné) fyzice to smysl nedává.
Schrödinger chtěl ukázat, že tento způsob uvažování o kvantové mechanice by vedl k absurdním situacím. Navrhl myšlenkový experiment.
Kočka je umístěna v místnosti oddělené od okolního světa.
V místnosti je Geigerův čítač, který počítá množství radioaktivního rozpadu, a trocha radioaktivního prvku.
Během jedné hodiny se může jeden z atomů radioaktivního materiálu rozpadnout (nebo se rozpadne, protože materiál není stabilní), nebo také nemusí.
Pokud se materiál rozpadne, uvolní se z něj atomová částice, která zasáhne geigerův čítač a uvolní jedovatý plyn, který kočku zabije.
Otázka nyní zní: je kočka na konci hodiny živá, nebo mrtvá? Schrödinger říká, že podle kodaňské interpretace, dokud jsou dveře zavřené, je kočka živá a mrtvá. Dokud se dveře neotevřou, nelze to zjistit. Otevřením dveří však člověk zasahuje do experimentu. Osoba a experiment musí být popsány s ohledem na sebe navzájem.
Při pohledu na experiment osoba ovlivnila experiment, proto nám nemusí dát správnou odpověď.
Myšlenkový experiment vymyslel Schrödinger, aby demonstroval pošetilost uvažování o kvantových stavech velkých objektů. Mnohokrát se na něj odkazovalo i v popkultuře.
Kočka s Geigerovým čítačem a trochou jedu v zapečetěné krabičce. Kvantová mechanika říká, že po určité době je kočka živá i mrtvá. Osoba, která se podívá do krabice, najde kočku buď živou, nebo mrtvou, nicméně se předpokládá, že je živá i mrtvá, než se do krabice podíváte.
Figurka kočky ve skutečné velikosti v zahradě na Huttenstrasse 9 v Curychu, kde Erwin Schrödinger žil v letech 1921-1926. V závislosti na světelných podmínkách se kočka jeví jako živá nebo mrtvá.
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to Schrödingerova kočka?
Odpověď: Schrödingerova kočka je myšlenkový experiment týkající se kvantové fyziky, který navrhl Erwin Schrödinger v roce 1935 jako reakci na kodaňskou interpretaci kvantové fyziky. Zahrnuje hypotetický scénář, kdy je kočka umístěna do ocelové komory se zařízením, které obsahuje radioaktivní materiál a mohlo by ji potenciálně zabít. Experiment klade otázku, zda bude kočka po otevření schránky živá, nebo mrtvá.
Otázka: Co říká kodaňský výklad o částicích?
Odpověď: Kodaňská interpretace říká, že není možné s jistotou vědět, v jakém stavu se částice bude nacházet, dokud nebude pozorována, takže před pozorováním lze říci, že existuje v obou stavech najednou.
Otázka: Jak Schrödinger tuto koncepci demonstroval?
Odpověď: Schrödinger tuto koncepci demonstroval myšlenkovým experimentem s kočkou umístěnou v zapečetěné krabici s radioaktivním materiálem. Navrhl, že dokud nebude krabice otevřena, nebude se vědět, zda je kočka mrtvá nebo živá, takže do té doby bude existovat v obou stavech najednou.
Otázka: Jaké dva typy fyziky jsou zmíněny v tomto textu?
Odpověď: Dva typy fyziky zmíněné v tomto textu jsou klasická fyzika a kvantová mechanika. Klasická fyzika vysvětluje většinu fyzikálních interakcí a dokáže fyzikální interakce předvídat, zatímco kvantová mechanika poskytuje vysvětlení některých fyzikálních interakcí, které klasická fyzika vysvětlit nedokáže.
Otázka: Jak pozorování něčeho ovlivňuje experiment?
Odpověď: Pozorování něčeho může ovlivnit experiment, protože při pozorování experimentu může člověk svou přítomností a činností během pozorování zasahovat do jeho výsledků. To znamená, že jakékoli výsledky získané z takového experimentu nemusí nutně přesně odrážet skutečnost, protože byly ovlivněny vnějšími faktory.
Otázka: Co znamená pojem "psi-funkce"?
Odpověď: Psi-funkce označuje matematické rovnice používané k popisu toho, jak pravděpodobné je, že se něco stane v rámci kvantové mechaniky, aniž bychom se na to skutečně dívali (pozorovali to).
