Mikä on Schrödingerin kissa?

'Schrödingerin kissa' on yksi niistä lauseista, jotka heräävät keskustelussa aina välillä esiin. Silti niille, jotka eivät ole koskaan olleet fysiikan opiskelija tai ainakin kuulleet Sheldonin selityksen alkuräjähdyksen teoriasta, ei ehkä ole selvää, mitä se tarkoittaa. Lyhyt vastaus on, että Schrödingerin kissa on kuuluisan ajatuskokeen nimi, jonka ensimmäisenä esitti fyysikko Erwin Schrodinger. Fysiikan tärkeimmän keskustelun pitkä vastaus ja lähde kutsuvat meidät astumaan kvanttimekaniikan omituiseen alueeseen ja ehkä harkitsemaan uudelleen oletuksiamme todellisuudesta.

Kuka oli Erwin Schrödinger?

Erwin Schrödinger syntyi 12. elokuuta 1887 Wienissä, Itävalta-Unkarin pääkaupungissa. Erwinin isä Rudolph Schrödinger oli kasvitieteilijä ja öljykangastehtaan omistaja. Hänen äitinsä Georgine oli Rudolphin kemian professorin tytär. Ainoa lapsi Erwin kasvatettiin luterilaisena ja sai yksityisopetusta kotona 11-vuotiaaksi asti. Erwin oli varhaisesta iästä lähtien erinomainen kielessä, matematiikassa ja fysiikassa.

Schrödingerin koulutus

Schrödinger ilmoittautui Wienin yliopistoon ja opiskeli fysiikkaa. Häneen vaikuttivat vahvasti fyysikoverit Franz Exner, alan edelläkävijä, ja Fritz Hasenohrl, myöhemmin teoreettisen fysiikan johtaja. Schrödinger sai Ph.D. Vuonna 1910 hänet kutsuttiin ja lähetettiin Italiaan tykistöupseeriksi vuonna 1914. Schrodinger oli onnekkaampi kuin kollegansa ja mentorinsa Hasenohrl, joka kuoli kranaatilla vuonna 1915. Selviytyessään sodasta hän toimi tiedekunnan tehtävissä useissa yliopistoissa ennen naimisiinmenoa. Annemarie Bertel vuonna 1920.

Schrödingerin yhtälö

Vuonna 1921 Schrödingeristä tuli professori Zürichin yliopistossa, ja kävi selväksi, että hänellä oli uusia ideoita atomifysiikan alalla. Vastauksena teorioihin, joiden mukaan elektronien liikettä atomissa voitaisiin kuvata aalloksi, Schrödinger esitti tarvittavat matemaattiset todisteet aaltoteoriayhtälöllään vuodelta 1926. Luovuuden kipinän sanottiin syntyneen kiivaan suhteen vanhan wieniläisen kanssa. tyttöystävä.

Kvanttimekaniikan synty

Schrödingerin yhtälö tarjosi vankan kuvauksen atomien käyttäytymisestä ja liikkeestä. Liittämällä niiden liikkeen todennäköisyysaaltoon, atomin sijaintia ja tilaa voitaisiin käsitellä tilastollisesti. Ennen kuin suoritettiin mittaus, atomin sanottiin olevan superpositiotilassa. Kööpenhaminan tulkinnan mukaan tämä merkitsi sitä, että sen voitiin katsoa olevan kaikissa paikoissa kerralla. Avainkysymys fyysikoille, oliko Wave Theory vain kätevä matemaattinen työkalu vai kuvailiko se jotain fyysisesti todellista? Missä atomi oikeasti oli?

Harja Einsteinin ja natsien kanssa

Vuonna 1927 Schrödinger muutti vaimonsa kanssa Berliinin Friedrich Wilhelm -yliopistoon. Täällä hän hieroi kyynärpäitä Albert Einsteinin kanssa. Samalla kun hän jatkoi tärkeän ja innovatiivisen tutkimuksen tekemistä siellä, hän huolestui yhä enemmän Saksan kasvavasta antisemitistisesta ilmapiiristä. Einsteinin esimerkkiä seuraten hän lähti Saksasta vuonna 1937 ja muutti Englantiin ja otti viran Oxfordissa. Pian sen jälkeen hänelle myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto 1933.

Schrödingerin kissa

Huolimatta keskeisestä roolistaan ​​aaltoteorian luomisessa, Shrödinger ei koskaan ollut tyytyväinen sen seurauksiin. Kuten monet fyysikot, hän ei pystynyt sovittamaan yhteen kvanttiepävarmuutta atomitasolla päivittäisen todellisuuskokemuksemme kanssa. Näkemässämme maailmassa ihmisillä ja esineillä on määrätty paikka ja tila, tarkkailemme niitä tai emme. Korostaakseen tätä ristiriitaa hän muotoili ajatuskokeen, johon osallistui kissa suljetussa laatikossa, radioaktiivinen aine ja Geiger-laskuri aineen hajoamisen mittaamiseksi.

Tunnin aikana olisi 50 %:n todennäköisyys, että radioaktiivinen materiaali hajoaisi ja lähettäisi yhden atomin. Jos näin tapahtuisi, Geiger-laskuri havaitsi sen ja aktivoi releen, joka saisi vasaran murskaamaan happopullon. Happo vapautuisi laatikkoon tappaen kissan. Kysymys oli, onko kissa elossa vai kuollut?

Schrödingerin kissan paradoksi

Kvanttimekaanisesta näkökulmasta kissan sanotaan olevan päällekkäisessä tilassa, ja yhtä suurella todennäköisyydellä on joko kuollut tai elossa. Kissan tila selviää vain, kun sitä mitataan tai tarkkaillaan. Tämä vaikutti järjettömältä, Schrödinger kirjoitti, sillä kissan täytyy varmasti olla jompikumpi, riippumatta siitä, päättääkö tarkkailija katsoa tai ei. Silti atomit näyttivät käyttäytyvän juuri näin. Yhdistämällä kissan kohtalon atomiytimien vaihteluihin Shrödinger osoitti kvanttimekaniikan Kööpenhaminan tulkinnan keskeisen ongelman.

yksinkertainen muodollinen kattaus

Epäilyksiä ja katumusta

Sanomattakin on selvää, että kun häneltä kysyttiin, mitä hän ajatteli Kööpenhaminan aaltoteoriansa tulkinnasta, Shrödinger vastasi: 'En pidä siitä, ja olen pahoillani, että minulla on koskaan ollut mitään tekemistä sen kanssa.' Schrodinger jatkoi vuosia väittelyä aikalaistensa kanssa oman kokeilunsa merkityksestä.

Onko Schrödinger koskaan todella omistanut kissan?

Suosittu huhu on, että jossain vaiheessa 1930-luvulla Schrödinger saattoi todella omistaa Milton-nimisen kissan kotonaan Oxfordissa. Onneksi huolimatta siitä, että hän inspiroi omistajaansa, ei ole todisteita siitä, että SchrsaariDingerin kissa laitettiin koskaan laatikkoon, jossa oli happopullo.

Legacy

Schrödinger kuoli 4. tammikuuta 1961 samassa kaupungissa, jossa hän syntyi, Wienissä. Hänen kuolemaansa mennessä sekä hän että hänen teoreettinen kissansa olivat jättäneet lähtemättömän jäljen kvanttimekaniikan tieteeseen. Vaikka monet suuret mielet osallistuivat aaltoteorian ja määrittämättömyyden käsitteen kehittämiseen, vain yksi tunnetaan ikuisesti kvanttimekaniikan isänä, ja hän on Erwin Schrödinger.