Schrödinger macskája miért olyan fontos a kvantummechanikára nézve?

A radioaktív bomlás teljesen véletlen jelenség, egy adott atommagról nem lehet megállapítani, hogy mikor fog elbomlani, viszont az elbomlásának időbeni valószínűsége állandó.

Az, hogy a macskára kiengedte-e a gázt a bomlási jelre a szerkezet ez a valószínűség fejezi ki.

Ha csak egyetlen atommag van, akkor nem tudjuk, hogy volt-e bomlás vagy sem, ameddig mi magunk meg nem vizsgáljuk a macskán.

Nagy vonalakban az a lényege, hogy amíg nem detektáljuk a részecskét addig bárhol lehet, de ha detektáljuk, akkor csak ott lehet, ahol megtaláltuk.

A macskával ugyanez a helyzet; nem tudjuk az állapotát, de ha megvizsgáljuk, akkor biztosan döglött lesz.

Másik megközelítés; tegyük fel, hogy van 5 zárt dobozod, és valamelyik dobozban van egy golyó. Azt nem tudjuk, hogy melyikben, de előfordulhat(!), hogy ez a golyó időnként átteleportál egy másik dobozba. Ha viszont felnyitjuk azt a dobozt, amelyikben a golyó éppen tartózkodik, akkor a golyó elveszti a teleportálási képességét (elvégre a szemünk előtt nem teleportál).

Kb. ez van a macskás hasonlat mögött:

[link]

[link]

Ugye a kvantumfizika alapján amíg egy részecske állapotát meg nem mérjük, addig a lehetséges állapotainak a szuperpozíciójában van.

A Schrödinger macskája gondolatkísérlet egyrészt azért érdekes, mert rámutat, hogy ez nem pusztán a részecske mérettartományra korlátozódó jelenség, hanem adott esetben akár emberi ésszel felfogható (pl. 1 méter ± 3 nagyságrend) méretben is megmutatkozó jelenség lehet. Másrészt így emberi méretekben megmutatkozó jelenségként rámutat arra, hogy a kvantumfizikának a törvényei mennyire abszurdnak hatnak a mi nagy méretek törvényszerűségéhez szokott gondolkodásunkhoz, világképünkhöz képest.

#2 rendkívül szimpatikus az asszociatív agynak (jé, milyen érdekes), azonban ha belegondolunk... - megmondanád miképpen fogsz egyetlen részecskét detektálni? És mi lesz a biztosítékod, hogy éppen a kívántat detektáltad? Egy hatást fogsz észlelni, és ha jól állítottad be a mérést, akkor néhány lépésben, vonatkozó törvények működését feltételezve, jutsz arra a következtetésre, a várt esemény bekövetkezett.

Azonban az, amit "részecske", "detektálás", "viselkedés", "azonosítás" szavak jelentésének tulajdonítunk a hétköznapi értelmezésben (a nemszakértő nagyjából erre képes), nos az a kvantumjelenségekre érvénytelen. Itt az #5 válasz utolsó mondatát citálom: roppant nehéz (ésezért roppant félrevezető a hétköznapiember számára) kvantumjelenségeket naponta használt (és ezáltal közértelmezhető) szavakkal hitelesen leírni. Ez a macska legfőbb jelentése. Mikorra megismerjük, már nem az. Túlságosan beavatkoztunk a magánéletébe (sajátállapotába). Az utóm műszaki állapotát (adott esetben konkrét hibáját) detektálom. A részecskét így nem! Ha ugyanazt a szót használom rá, és semmi értelemzést nem teszek hozzá (esetleg oldalakon át),akkor egyszerűen hazudok. Bár nem szándékosan.

Valóban, az eredeti macskás példa arra született, hogy a koncepció abszurditását megmutassa. A koppenhágai konferencián, a kvantumfizika kezdeteinél elég jelentős vita volt, hogy mit is jelent fizikálisan ez a nem mérem = akárhol van, mérem = egy helyen van.

Ahogy ma a kvantumfizika terén legelfogadottabb koncepció kinéz, nem simán arról van szó, hogy a mérésig simán nem tudjuk, melyik állapotban van a részecske, hanem amíg nem történik mérés, (nem tudatos megfigyelés, hanem mérés, tehát információ-kivétel a rendszerből) addigra részecske az összes lehetséges állapotban van egyszerre, aztán a méréskor zuhan vissza egyetlen állapotba.

Konkrétan a kétrés-kísérlet erre a legérthetőbb bizonyíték.

A macskára vetítve ezt, a cica a doboz nyitásáig egyszerre élő és halott.

Nem simán nem tudjuk, melyik, hanem tényleg mindkettő.

De ahogy mindenki írta is, ilyen makroméretű tárgyakra, objektumokra nulla eséllyel működik a dolog, mert ami ilyen nagy, az millióféleképpen áll kapcsolatban a környezetével és a szuperpozíciót megszüntető "mérés" így kismillió módon nulla idő alatt megtörténik, anélkül, hogy bárki kinyitná a dobozt.

Wadmalac jól írja. Annyival egészíteném ki, amit anno Hraskó Péter ( [link] ) egyik kurzusán tanultunk:

"A klasszikus fizika szerint egymást kizáró lehetőségek a mikrofizikában nem zárják ki feltétlenül egymást ( hanem "interferálnak" )."

Mindez a háromfülű interferométer kapcsán ( a neutroninterferencia analízise során ) merült fel, a Born hipotézis pontos értelmének a tárgyalásakor.

Érdemes elolvasni itt ( [link] files/webquantum.pdf ) az "A Born hipotézis pontos értelme" című alfejezetet a 113 - 116. oldalig.

A fenti kis jegyzet persze csak egy alapozó kurzus volt ( még csak a Dirac jelölést sem vezette be ), de ettől függetlenül nagyon jó elmagyarázza ezt és más, fontos kérdéseket, például az összefonódás kapcsán felmerülőket is.