Myšlenkový experiment známý jako Schrödingerova kočka je jedním z nejslavnějších a nepochopených konceptů v kvantové mechanice. Hlubokým přemýšlením o tom vědci dospěli k velkolepým pohledům na fyzickou realitu.
Kdo přišel s Schrödingerovou kočkou?
Rakouský fyzik Erwin Schrödinger, který pomohl založit disciplínu kvantové mechaniky, poprvé koncipoval své kočičí hlavolam v roce 1935 jako komentář k problémům původně představeným světlem Albertem Einsteinem, podle článku v časopise Quanta.
Při rozvíjení jejich nového chápání subatomické říše si většina Einsteinových a Schrödingerových kolegů uvědomila, že kvantové entity vykazovaly extrémně podivné chování. Dánský fyzik Niels Bohr bojoval za pochopení, že částice jako elektrony neměly dobře definované vlastnosti, dokud nebyly měřeny. Předtím existovaly částice v takzvané superpozici států, s například 50% pravděpodobností, že budou orientovány „nahoru“ a 50% pravděpodobností, že budou „orientovány dolů“.
Zejména Einsteinovi se toto nerozhodné vysvětlení nelíbilo. Chtěl vědět, jak přesně vesmír ví, že někdo něco měří. Schrödinger zdůraznil tuto absurditu svou notoricky známou koncepční kočkou.
Předpokládejme, že člověk staví podivnou kontrakci, napsal Schrödinger v dokumentu z roku 1935 nazvaném „Současná situace v kvantové mechanice“. Přístroj se skládá z krabice s uzavřenou lahvičkou s kyanidem, nad níž je zavěšeno kladivo připojené k Geigerovu počítadlu zaměřené na malou hromadu mírně radioaktivního uranu. Uvnitř krabice je také kočička (a pamatujte, že se jedná o myšlenkový experiment, který se ve skutečnosti nikdy neuskutečnil).
Krabice je zapečetěna a experiment se nechá běžet po určitou stanovenou dobu, možná hodinu. V tu hodinu má uran, jehož částice dodržují zákony kvantové mechaniky, šanci vyzařovat záření, které pak zachytí Geigerův čítač, který zase uvolní kladivo a rozbije lahvičku, čímž zabije kočku otravou kyanidem.
Podle lidí, jako je Bohr, dokud není krabička otevřena a stav kočky není „změřen“, zůstane v superpozici žijících i zesnulých. Lidé jako Einstein a Schrödinger se bránili takové možnosti, která není v souladu se vším, co nám říká naše běžná zkušenost - kočky jsou buď živé, nebo mrtvé, ne oba současně.
„Fyzice uantum postrádala důležitou součást, příběh o tom, jak se spojila s věcmi na světě,“ napsal vědecký novinář Adam Becker ve své knize „Co je skutečné?“ (Basic Books, 2018). "Jak fenomenální počet atomů, řízený kvantovou fyzikou, vede ke světu, který vidíme kolem nás?"
Je Schrödingerova kočka skutečná?
Schrödingerova kočka se soustředila na jádro toho, co bylo bizarní o Bohrově interpretaci reality: chybějící jasné dělicí čáry mezi kvantovou a každodenní říší. Zatímco většina lidí si myslí, že poskytuje příklad na podporu částic postrádajících jasně definované vlastnosti, dokud nejsou měřeny, Schrödingerův původní záměr byl přesný opak - ukázat, že taková myšlenka byla nesmyslná. Fyzici však po mnoho desetiletí tento problém do značné míry ignorovali a přesunuli se k dalším quandárím.
Ale od sedmdesátých let vědci dokázali, že kvantové částice mohou být vytvořeny ve stavech, které si navzájem odpovídají - takže pokud jeden ukazuje orientaci „nahoru“, druhý bude „dolů“ - jev, který Schrödinger nazýval zapletením . Taková práce byla použita na podporu nově vznikající oblasti kvantového počítání, které slibuje vyrábět výpočetní stroje, které jsou mnohem rychlejší než současné technologie.
V roce 2010 se fyzikům také podařilo vytvořit skutečnou verzi Schrödingerovy kočky, i když způsobem, který nezahrnuje felicid (aka, vražda koťátek). Kalifornská univerzita v Santa Barbara vědci postavili rezonátor, v podstatě malou ladicí vidličku, velikost pixelu na obrazovce počítače. Dali to do superpozice, ve které oscilovala a ne oscilovala současně, což ukazuje, že relativně velké objekty mohou obsáhnout bizarní kvantové stavy.
Novější experimenty daly skupiny až 2 000 atomů na dvě různá místa současně, což dále rozostřilo dělicí čáru mezi mikroskopickou a makroskopickou. V roce 2019 se vědcům z University of Glasgow podařilo pořídit fotografii zapletených fotonů pomocí speciální kamery, která pořídila snímek, kdykoli se foton objevil se svým zapleteným partnerem.
Zatímco fyzikové a filozofové se ještě musí shodnout na tom, jak přemýšlet o kvantovém světě, Schrödingerovy vhledy přinesly mnoho plodných výzkumných cest a je pravděpodobné, že tak budou dělat i v dohledné budoucnosti.
