Misaoni eksperiment poznat kao Schrödingerova mačka jedan je od najpoznatijih i pogrešno shvaćenih koncepata u kvantnoj mehanici. Duboko razmišljajući o tome, istraživači su došli do spektakularnih uvida u fizičku stvarnost.
Tko je smislio mačku Schrödingera?
Austrijski fizičar Erwin Schrödinger, koji je pomogao u pronalaženju discipline kvantne mehanike, svoju je mačju zagonetku prvi put zamislio 1935. godine kao komentar problema koje je izvorno postavio luminar Albert Einstein, navodi se u članku u časopisu Quanta.
Razvijajući svoje novo razumijevanje subatomskog carstva, većina Einsteinovih i Schrödingerovih kolega shvatila je da kvantni entiteti pokazuju izuzetno neobično ponašanje. Danski fizičar Niels Bohr zalagao se za razumijevanje da čestice poput elektrona nemaju dobro definirana svojstva dok se ne izmjere. Prije toga, čestice su postojale u onome što je poznato kao superpozicija stanja, s, na primjer, 50% šansom da budu usmjerene "gore" i 50% šanse da se usmjere "dolje".
Einsteinu se posebno nije svidjelo ovo neodlučno objašnjenje. Htio je znati kako, točno, svemir zna da netko nešto mjeri. Schrödinger je istaknuo taj apsurd svojom notornom konceptualnom mačkom.
Pretpostavimo da se stvara čudna kontracepcija, napisao je Schrödinger u radu iz 1935. pod nazivom "Trenutna situacija u kvantnoj mehanici". Uređaj se sastoji od kutije s zapečaćenom bočicom cijanida, iznad koje je visi čekić pričvršćen na Geigerov brojač usmjeren na mali grumak blago radioaktivnog urana. Unutar kutije nalazi se i mačkica (i zapamtite, ovo je misaoni eksperiment koji zapravo nikada nije proveden).
Kutija je zapečaćena, a eksperiment se pokreće određeno vrijeme, možda sat vremena. U tom satu, uran, čije se čestice pokoravaju zakonima kvantne mehanike, ima neke šanse da emitira zračenje koje će potom pokupiti Geigerjev brojač, koji će zauzvrat pustiti čekić i razbiti bočicu, ubiti mačku trovanjem cijanidom.
Prema ljudima poput Bohra, sve dok se kutija ne otvori i status mačke ne "izmjeri", ona će ostati u superpoziciji i živih i umrlih. Ljudi poput Einsteina i Schrödingera razveselili su se takve mogućnosti, što se ne uklapa u sve što nam uobičajeno iskustvo govori - mačke su ili žive ili mrtve, a ne oboje istovremeno.
"fizikama uantuma nedostajala je važna komponenta, priča o tome kako se uklopila sa stvarima u svijetu", napisao je znanstveni novinar Adam Becker u svojoj knjizi "Što je stvarno?" (Osnovne knjige, 2018). "Kako fenomenalan broj atoma, upravljan kvantnom fizikom, stvara svijet koji vidimo oko nas?"
Je li Schrödingerova mačka stvarna?
Schrödingerova mačka presjekla je u srcu ono što je bilo bizarno o Bohorovoj interpretaciji stvarnosti: nedostatak jasne crte razdvajanja između kvantne i svakodnevne sfere. Iako većina ljudi misli da daje primjer u prilog česticama koje nemaju jasno definirana svojstva dok se ne izmjere, Schrödingerova prvotna namjera bila je upravo suprotna - pokazati da je takva ideja besmislena. Ipak, tijekom desetljeća fizičari su uglavnom ignorirali ovaj problem, prelazeći na druge izazove.
No, počevši od 1970-ih, istraživači su mogli pokazati da se kvantne čestice mogu stvoriti u stanjima koja uvijek odgovaraju jedna drugoj - pa ako jedna pokaže orijentaciju "gore", druga će biti "dolje" - fenomen koji je Schrödinger nazvao zapletom , Takav se rad koristio za podupiranje nastalog područja kvantnog računanja, koje obećava proizvesti računske strojeve koji su daleko brži od sadašnjih tehnologija.
U 2010. godini fizičari su također uspjeli stvoriti verziju Schrödingerove mačke u stvarnom svijetu, iako na način koji ne uključuje feliks (aka, ubojstvo mačića). Znanstvenici sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Barbara, izgradili su rezonator, u osnovi maleni vilicu, veličine piksela na ekranu računala. Stavili su je u superpoziciju u kojoj je istovremeno oscilirao i ne oscilirao, pokazujući da relativno veliki objekti mogu zauzimati bizarna kvantna stanja.
Noviji pokusi su skupine do 2000 atoma postavili na dva različita mjesta istovremeno, dodatno zamaglivši razdjelnicu između mikroskopskog i makroskopskog. U 2019. godini, istraživači sa Sveučilišta u Glasgowu čak su uspjeli snimiti zapletene fotone pomoću posebne kamere koja je fotografirala kad god se pokaže foton sa svojim upletenim partnerom.
Iako se fizičari i filozofi još nisu složili kako razmišljati o kvantnom svijetu, Schrödingerovi uvidi urodili su mnogim plodonosnim istraživačkim putevima i vjerojatno će to nastaviti raditi u doglednoj budućnosti.
