Schrödinger eredetileg viccnek szánta a macskát

2015.11.05. 12:00

A kvantummechanika, ahogy a modern, Einstein utáni fizika általában, elég bonyolult dolog, nehéz józan paraszti ésszel megérteni. Ebben segít a Nobel-díjas osztrák fizikus, Erwin Schrödinger híres gondolatkísérlete a dobozba zárt macskával, amit éppen ma 80 éve adott elő először.

A kvantummechanika egyik alapelve, hogy a fény és az anyag egyszerre mutat hullám- és részecsketulajdonságokat is. Szuperpozíciónak nevezzük, amikor egy rendszer olyan állapotban van, hogy bizonyos tulajdonságait nem ismerjük. Amikor mérést végzünk, a hullámfüggvény összeomlik, és a rendszer felveszi a lehetséges állapotai egyikét - mi magunk a megfigyeléssel kényszerítettük ki ezt.

Nem teljesen tiszta, ugye?

Nos, képzeljünk el egy kartondobozba zárt macskát, mondja Schrödinger. A dobozban van egy darabka radioaktív izotóp, egy Geiger-Müller számláló, egy hozzá kötött kalapács, és egy mérges gázzal teli üvegcse. Ha az izotópban elbomlik egy atom, a műszer ezt regisztrálja, meglöki a kalapácsot, az összetöri az üvegcsét, a méreg kiszabadul, a macska elpusztul. Adunk a rendszernek egy órát, majd feltesszük a kérdést: él-e a macska? A macska szuperpozícióban van, egyszerre él és halott, egészen addig, míg ki nem nyitjuk a dobozt (vagyis mérést nem végzünk), és azzal a macska lehetséges állapotai (él vagy döglött) közül rákényszerítjük egynek a felvételére.

Ha még mindig mindig nem állt össze, elmagyarázza helyettünk Sheldon az Agymenőkből:

Schrodingers Cat

Ha sikerült megérteni a dolgot, akkor gyorsan elrontjuk az egészet: Schrödinger ugyanis az egész gondolatkísérletet annak illusztrálására találta ki – éppen 80 éve –, hogy mekkora marhaság a szuperpozíció korabeli értelmezése. Hiszen egy macska nem lehet egyszerre élő is meg halott is, ez teljesen nyilvánvaló. Maga Schrödinger is azzal folytatta a gondolatkísérletet a macska összeomlott szuperpozíciója után, hogy "de hát ez az egész NEVETSÉGES", csak erről az utókor aztán elfeledkezett, és éppen a teória bizonyítékaként emlegeti azóta is a példát.

Az általánosan elterjedt kvantummechanikai teóriát akkoriban Koppenhágai értelmezésnek nevezték (a koppenhágai Bohr intézetben dolgozta ki egy másik híres elméleti fizikus, Werner Heisenberg), Schrödinger pedig arra akart a gondolatkísérlettel rávilágítani, hogy ennek az általánosítása hibás: a szuperpozíció kizárólag kvantumszinten, vagyis elemi részecskék méretében lehet érvényes. Makroszinten továbbra is a klasszikus fizika szabályai érvényesek, egy macska vagy él, vagy halott, de a kettő egyszerre semmiképpen nem.

Az elméleti fizikusok azóta is vitáznak azon, hogy hol húzódik a határ a kétféle fizikával működő két világ között. Ezek az elméleti kérdések néha egészen vad irányokba tudnak elkanyarodni, Wigner Jenő, magyar származású, és szintén Nobel-díjas fizikus például egyenesen Isten létezését vezette le a kvantumelméletből. Az ő teóriájában Isten az a megfigyelő, aki az egész világot kibillenti a szuperpozícióból, és az így felveszi a létezés valamilyen állapotát.

(A Ma is tanultam valamit rovat java sok új tartalommal megjelent könyvben is, az Index grafikusainak illusztrációival, ide kattintva tud belelapozni.)