Χρήστης:Kvantikos afros/πρόχειρο

Η γάτα του Σρέντιγκερ: Μια γάτα, μια φιάλη με δηλητήριο και μια ραδιενεργη πηγή τοποθετούνται σε σφραγισμένο κουτι. Αν ο εσωτερικός ελεγκτής ανιχνεύσει ραδιενέργεια (πχ μια διάσπαση ατόμου), η φιάλη θριματίζεται, ελευθερόνωντας το δηλητήριο που σκοτώνει τη γάτα. Η θεώρηση της Κοπεγχάγης για τη κβαντομηχανική υπονοεί ότι μετά από λίγο, η γάτα είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή. Όμως, όταν κάποιος κοιτάει στο κουτί, την βλέπει είτε ζωντανή είτε νεκρή, αλλά ποτέ και ζωντανή και νεκρή. Αυτό εγείρει το ερώτημα, πότε μια κβαντική υπέρθεση σταματάει και η πραγματικότητα καταρρέει στη μια πιθανότητα ή στην άλλη.

Η γάτα του Σρέντιγκερ είναι ένα νοητικό πείραμα, που χαρακτηρίζεται και ως παράδοξο, επινοήθηκε από τον Αυστριακό φυσικό Έρβιν Σρέντινγκερ (Erwin Schrödinger) το 1935. Αναπαριστά αυτό που είδε ως το πρόβλημα στην ερμηνεία της Κοπεγχάγης για τη κβαντομηχανική στην εφαρμογή της σε καθημερινά αντικείμενα. Το σενάριο παρουσιάζει μια γάτα η οποία μπορεί να είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή, με την κατάστασή της να συνδέεται με προηγούμενο τυχαίο γεγονός. Το νοητικό πείραμα συναντάται συνήθως σε θεωρητικές συζητήσεις για τις ερμηνείες της κβαντομηχανικής. Κατά την ανάπτυξης αυτού του πειράματος ο Σρέντιγκερ επινόησε τον όρο κβαντική διεμπλοκή.

Το νοητικό πείραμα

Σύμφωνα με τον Σρέντιγκερ:

Κάποιος μπορεί να κατασκευάσει αρκετά γελοίες περιπτώσεις. Μια γάτα κλειδώνεται σε ένα ατσάλινο θάλαμο, μαζί με την εξής συσκευή (η οποία βρίσκεται με ασφάλεια εκτός εμβέλειας της γάτα): σε έναν μετρητή γκάιγκερ υπάρχει μια ελάχιστη ποσότητα ραδιενεργής ουσίας, τόσο μικρής, που κατά τη διάρκεια μιας ώρας ένα από τα άτομα διασπάται, αλλά επίσης ισοπίθανα, ίσως και όχι. Αν συμβεί αυτό ο μετρητής ενεργοποιείται και μέσω ενός διακόπτη (ρελέ) απελευθερώνει ένα σφυρί που σπάει μια μικρή φιάλη με υδροκυάνιο. Αν κάποιος αφήσει αυτό το σύστημα μόνο του για μια ώρα, κάποιος μπορεί να υποθέσει ότι η γάτα είναι ακόμα ζωντανή, εάν στο μεταξύ δεν έχει διασπαστεί κάποιο άτομο. Η κυματοσυνάρτηση του συστήματος μπορεί να το εκφράσει, αν υπάρχει σε αυτή και η ζωντανή και η νεκρή γάτα (συγχωρήστε μου την έκφραση) αναμεμιγμένες ή διάχυτες εξίσου.

Κλασικά τέτοιες περιπτώσεις απροσδιοριστίας αρχικα περιορισμένες στο ατομικό επίπεδο, μετασχηματίζονται σε μακροσκοπικές απροσδιοριστίες, οι οποίες μπορούν να επιλυθούν με απευθείας παρατήρηση. Αυτό μας εμποδίζει από το να δεκτούμε έτσι αφελώς ένα "θολό μοντέλο" που αναπαριστά την πραγματικότητα. Από μόνο του δεν συμπεριλαμβάνει τίποτα ασαφή ή αντιφατικό. Υπάρχει διαφορά μεταξύ μιας κουνημένης και "out-of-focus" φωτογραφίας και μεταξύ ενός στιγμυότυπου σύνεφων και ομίχλης.

— Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics), Naturwissenschaften
(translated by John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society)

Το περίφημο νοητικό πείραμα του Σρέντιγκερ θέτει το ερώτημα, "πότε ένα κβαντικό σύστημα σταματάει να υπάρχει σε μια κβαντική υπέρθεση καταστάσεων και γίνεται το ένα ή το άλλο;" (Ποιό τεχνικά, πότε μια πραγματικά κβαντική κατάσταση σταματά να είναι γραμμικός συνδιασμός καταστάσεων, που παριστούν διαφορετικές κλασικές καταστάσεις και αντ' αυτού αρχίζει να έχει μοναδική κλασική συμπεριφορά;) Αν η γάτα επιζεί, θυμάται μόνο ότι ήταν ζωντανή. Αλλά επεξηγήσεις του παράδοξου EPR που είναι συνεπή με την κλασική μικροσκοπική κβαντομηχανική απαιτούν ότι μακροσκοπικά αντικείμενα, όπως οι γάτες και οι φορητοί υπολογιστές, δεν έχουν πάντα μοναδική κλασική περιγραφή. Το νοητικό πείραμα απεικονίζει αυτό το φαινομενικό παράδοξο. Η διαίσθησή μας προστάζει ότι κανένας παρατηρητής δε μπορεί να βρίσκεται σε μίξη καταστάσεων, όμως η γάτα, όπως φαίνεται από το νοητικό πείραμα, μπορεί να είναι αυτή η μίξη. Χρειάζεται η γάτα να γίνει παρατηρητής, ή από μόνη της η ύπαρξη σε μια καλά καθορισμένη κλασική κατάσταση απαιτεί κάποιον εξωτερικό παρατηρητή; Κάθε εναλλακτική λύση φαίνεται παράλογη για τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος εντυπωσιάστηκε από την ικανότητα του νοητικού πειράματος να τονίζει αυτά τα θέματα. Σε γράμμα του προς τον Σρέντιγκερ το 1950, έγραψε:

Είσαι ο μοναδικός σύγχρονος φυσικός, πέραν του Λάουε, ο οποίος μπορεί να δει ότι κάποιος δε μπορεί απλά να προσπεράσει την υπόθεση της πραγματικότητας, αν θέλει είναι ειλικρινής. Οι περισσότεροι δε βλέπουν το επικύνδυνο παιχνίδι που παίζουν με την πραγματικότητα-πραγματικότητα ως κα΄τι ανεξάρτητο από αυτό που είναι πειραματικά καθιερωμένο. Η ερμηνεία τους, ωστόσο, αντικρούεται τόσο κομψά από το δικό σου σύστημα του ραδιενεργού ατόμου + ενισχυτή + πυρίτιδα + γάτα στο κουτί, στο οποίο η κυματοσυνάρτηση του συστήματος περιέχει και την ζωνατνή γάτα και την κομματιασμένη. Κανένας δε μπορεί να αμφιβάλλει ότι η παρουσία ή απουσία της γάτας, είναι κάτι ανεξάρτητο της πράξης του παρατηρητή.

Αίσθηση προκαλεί το γεγονός ότι η πυρίτιδα δεν αναφέρεται στον μηχανισμό του Σρέντιγκερ, ο οποίος χρησιμοποιεί μετρητή Γκάιγκερ ως ενισχυτή και υδροκυάνιο ως πυρίτιδα. Η πυρίτιδα αναφέρθηκε στην αρχική υπόθεση του Σρέντικγερ 15 χρόνια νωρίτερα και προφανώς ο Αϊνστάιν το συνέχεισε στην τωρινή συζήτηση.