Η γάτα του Σρέντινγκερ

Ακόμη και η πιο σημαντική θεωρία της κβαντικής μηχανικής περιέχει μέσα στο πιο διάσημο νοητικό της πείραμα μια γάτα!

Τι είναι όμως η κβαντική μηχανική;
Ο πιο απλός ορισμός, είναι η μελέτη της ύλης σε ατομικό επίπεδο (άτομα, ηλεκτρόνια, πρωτόνια κ.ά.)

Ποιος είναι ο Στρέντιγκερ και γιατί επέλεξε τη γάτα για ένα τόσο σημαντικό πείραμα;

Ο Έρβιν Σρέντινγκερ (Erwin Schrödinger, 1887-1961) ήταν Αυστριακός φυσικός. Ασχολήθηκε με τη Στατιστική φυσική, τη Θερμοδυναμική, την Ηλεκτροδυναμική, την Κοσμολογία, τη Βιολογία, τη Φιλοσοφία, αλλά κυρίως με την Κβαντική φυσική, ανακαλύπτοντας την περίφημη κυματική εξίσωση που φέρει το όνομά του. Τιμήθηκε μαζί με τον Πολ Ντιράκ (Paul Dirac, 1902-1984) με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τις εργασίες του πάνω στην ατομική θεωρία.
Όταν ερωτήθηκε γιατί επέλεξε να χρησιμοποιήσει γάτα για αυτό το πείραμα είπε η ίδια η φύση της γάτας τον ενέπνευσε για την ταυτόχρονη ύπαρξη περισσότερων από μια καταστάσεων σε ένα σώμα.

Τι είναι το νoητικό πείραμα;
Το νοητικό πείραμα είναι περιγραφικό, δεν έγινε ποτέ με πραγματική γάτα, κάποια πράγματα που έχουν λογική (π.χ. αν κόψουμε το αριστερό χέρι απὀ ένα βάτραχο, τότε ο βάτραχος θα έχει κομμένο αριστερό χέρι) αποφεύγονται να γίνονται με ζωντανά πλάσματα.

To πείραμα

Ο Schrodinger (Σρέντιγκερ) σκέφτηκε το 1930 το πιο διάσημο νοητικό πείραμα όλων των εποχών, που έχει μείνει στην ιστορία ως "η γάτα του Σρέντιγκερ", παρουσιάζοντας το ως ένα άξιο προσοχής πείραμα, για να φανούν οι κβαντικοί κανόνες έναντι του πραγματικού, "κλασσικού" κόσμου.

Πρότεινε, λοιπόν, ένα πείραμα όπου μια γάτα θα πρέπει να μπει σε ένα κουτί που περιέχει ένα φιαλίδιο ενός δηλητηριώδους αερίου. (Σημειώνεται ότι το πείραμα είναι νοητικό, φαντάζομαι). Ένα σφυρί θα πρέπει να είναι έτοιμο να συνθλίψει το φιαλίδιο, μόνο αν ενεργοποιηθεί από τη διάσπαση ενός ατόμου (ραδιενεργού), το οποίο διασπάται σε τυχαίο χρόνο και με πιθανότητα 50% ανά ώρα.

Αν κανείς δεν κοιτάει μέσα στο κουτί, λέει ο Σρέντιγκερ και η κβαντική θεωρία, το άτομο θα είναι σε “υπέρθεση δυο καταστάσεων”, διασπασμένο δηλαδή, αλλά και ακέραιο, αφού δεν μπορούμε να προβλέψουμε τι συμβαίνει ανά μια ώρα. Αν μεταφέρουμε αυτήν την αρχή και στη γάτα, τότε και αυτή θα βρίσκεται σε δύο καταστάσεις, δηλαδή θα είναι ταυτόχρονα και ζωντανή και νεκρή.
Το παράδοξο αυτό οφείλεται ότι στην καθημερινότητά μας ξέρουμε πως ανά ώρα η γάτα θα είναι ή ζωντανή ή νεκρή. Είτε ζει, είτε όχι. Ένα άσπρο ή μαύρο που η ατομική φυσική δεν δέχεται.

Ο Σρέντιγκερ ήθελε να δείξει ότι η κβαντική θεωρία είναι ακόμη ελλειπής.
Όπως και να έχει όμως το ερώτημα παραμένει. Πώς γίνεται η γάτα να είναι ζωντανή και νεκρή την ίδια στιγμή; Εμείς τι πρέπει να πιστέψουμε;

Η θεωρία

Σύμφωνα με το πείραμα οι πιθανότητες είναι 50-50, δηλαδή 50% να ελευθερωθεί υδροκυάνιο και να πεθάνει η γάτα και 50% να μην έχει συμβεί τίποτα και η γάτα να είναι ζωντανή.
Μέχρι όμως να ανοίξουμε το κουτί για να δούμε σε τι κατάσταση είναι η γάτα σύμφωνα με την κβαντική θεωρία και τους κανόνες της έχουμε τη λεγόμενη ῾῾υπέρθεση δυο καταστάσεων ῾῾.
Δηλαδή 2 σύμπαντα, το ένα με τη ζωντανή γάτα και το άλλο με τη νεκρή γάτα, και τα 2 ισχύουν ταυτόχρονα επειδή μέχρι να ανοίξουμε το κουτί δεν μπορούμε να ξέρουμε τι συμβαίνει με τη γάτα, για εμάς η γάτα δεν είναι ούτε ζωντανή, ούτε νεκρή.

Εμείς είμαστε πολύ υπερήφανοι που οι γάτες εμπνέουν μεγάλους επιστήμονες, όσο για τα άδυτα της κβαντικής μηχανικής, η γάτα κρατά καλά το μυστικό της στο δικό μας ή σε ένα παράλληλο σύμπαν.

Βιλιογραφία: wikipedia,κβαντικά παράδοξα (Jim Alhalili), οι έννοιες της φυσικής (Paul G. Hewhit)