Schrödingers katt

Från Wikipedia
Hoppa till navigering Hoppa till sök
Kvantmekanik

Teori:

Tolkning:

Persongalleri
Einstein | Schrödinger
Heisenberg | Dirac | Fermi
Bohr | Planck | Born

Schrödingers katt

Schrödingers katt är ett tankeexperiment framlagt 1935 av Erwin Schrödinger[1] för att visa på brister i teorin om kvantmekaniken vid tillämpning på makroskopiskt plan, men det har populärt kommit att misstolkas som ett exempel på problemet med osäkerhet i observationer som uppkommer av att någon faktiskt observerar (jämför om ett träd faller i skogen när ingen hör - låter det då?).

Schrödingers paradoxala illustration av kvanttillstånd, som han själv betecknade som fånigt, går ut på att en katt placeras i en sluten stålkammare. I stålkammaren placeras även en bit radioaktivt ämne med 50 % sannolikhet att sönderfalla inom en timme, samt en geigermätare kopplad till en hammare som krossar en flaska cyanid om sönderfall registreras, varvid katten skulle dö (under förutsättningen att cyaniden är placerad inom räckhåll för katten). Efter en timme hänger kattens öde på ett kvantmekaniskt tillstånd med samma sannolikhet för liv och död. Katten är både levande och död samtidigt enligt kvantmekaniskt synsätt.[2][3][4][5][6][7][8] Men, när kammaren öppnas, ser man bara en katt som antingen lever eller är död. Frågan är: När övergår systemet från en blandning av tillstånd till antingen eller?

Schrödinger ville alltså inte visa på att det verkligen var en levande-död katt, utan han ansåg att kvantmekanikens teori var ofullständig och icke representativ för verkligheten i detta fall.

Tolkningar[redigera | redigera wikitext]

I köpenhamnstolkningen upphör ett system att vara en mix av tillstånd och blir det ena eller det andra när en observation har ägt rum.[9] Detta experiment anses illustrera den subjektiva naturen hos mätningar och observationer. Somliga tolkar experimentet som att när kammaren är stängd, så existerar systemet simultant i en mixad överlagring av tillstånden död och levande, och endast när kammaren öppnas och en observation utförs, så övergår vågfunktionen i ett av de båda tillstånden.[10][11] Mera intuitivt känner somliga att "observationen" görs när sönderfallet når geigermätaren. Hur som helst (och detta är en nyckelpoäng av tankeexperimentet) finns det ingen regel som säger antingen eller, och kvantmekanik är inkomplett utan en sådan regel och förklaring om hur en sådan regel uppstår.[12]

I Everetts många-världartolkning, som inte utesluter observation som en speciell process, så finns båda tillstånden, men dekoherenta. När en observatör öppnar kammaren blir observatören själv som kvantmekaniskt system sammankopplad med katten, så att observatörstillstånd motsvarande kattens varande levande resp. död formas. De olika överlagrade observatörstillstånden kan fortsättningsvis inte interagera med varandra - observatörens universum har delats upp i två samtidigt existerande världar: en där katten lever och en där den är död.

Praktiska tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Paradoxalt nog har allt detta en praktisk betydelse i kvantkryptografin. Det är möjligt att sända ljus som är i ett överlagrat tillstånd genom en optisk fiber. Kopplas avlyssningsutrustning mitt på kabeln som tar emot och skickar vidare, så kollapsar vågfunktionen (i Köpenhamnstolkningen, "utförs en observation") och får ljuset att inta det ena eller andra tillståndet. Genom att utföra statistiska test på ljuset som mottas i andra änden av linan, så kan man avgöra om ljuset finns kvar i det överlagrade tillståndet eller har avlyssnats och skickats vidare. I princip möjliggör detta kommunikationssystem som inte kan avlyssnas utan upptäckt. Detta experiment (som kan utföras trots att fungerande kvantkryptografiska kommunikationssystem som kan överföra stora mängder data ännu inte har konstruerats) illustrerar också att en "observation" i Köpenhamnstolkningen inte har något att göra med medvetandet, utan även en fullkomligt omedveten avlyssning påverkar statistiken hos mottagaren.

En variant av Schrödingers kattexperiment, känt som kvantsjälvmordsmaskin har lagts fram av fysikern Max Tegmark. Det ställer frågan, hur ser Schrödingers kattexperiment ut ur kattens perspektiv, och resonerar att denna fråga kan göra det möjligt att skilja mellan Köpenhamns- och många-världartolkningen. En annan variant av detta experiment är Wigners vän (se nedan).

Fysikern Stephen Hawking är känd för sitt ofta nämnda påstående, "När jag hör talas om Schrödingers katt, så plockar jag fram mitt vapen." Detta var en avsiktligt ironisk parafras av den tyske dramatikern och poeten Hanns Johsts antiintellektuella uttryck "När jag hör ordet 'kultur', så plockar jag fram pistolen.".

Schrödingers katt i populärkulturella sammanhang[redigera | redigera wikitext]

Wigners vän[redigera | redigera wikitext]

Eugene Wigner introducerade som ett alternativt tankeexperiment, Wigners vän. Wigner tänkte sig att katten ersattes av en "intelligent" varelse, i detta fall en fysiker som skämtsamt kallats Wigners vän. Denne är intelligent nog att vara medveten om sin egen belägenhet (vilket förvisso även katten kan tänkas vara) och kan därför berätta för den som öppnar lådan att han aldrig varit i något mittemellan-tillstånd. Om denne å andra sidan dör, kan han ju inte berätta det, och därför är även detta tankeexperiment ofullbordat.[13][14]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Schrödinger, Erwin (November 1935). ”Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)”. Naturwissenschaften 23 (48): sid. 807–812. doi:10.1007/BF01491891. Bibcode1935NW.....23..807S. 
  2. ^ Moring, Gary (2001). The Complete Idiot's Guide to Theories of the Universe. Penguin. Sid. 192–193. ISBN 1440695725. https://books.google.com/books?id=Y4EBCftoN_oC&pg=PA193&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  3. ^ Gribbin, John (2011). In Search of Schrodinger's Cat: Quantum Physics And Reality. Random House Publishing Group. Sid. 234. ISBN 0307790444. https://books.google.com/books?id=IxOBm322_lIC&printsec=frontcover&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  4. ^ Greenstein, George; Zajonc, Arthur (2006). The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics. Jones & Bartlett Learning. Sid. 186. ISBN 076372470X. https://books.google.com/books?id=5t0tm0FB1CsC&pg=PA186&dq=%22alive+and+dead%22. 
  5. ^ Tetlow, Philip (2012). Understanding Information and Computation: From Einstein to Web Science. Gower Publishing, Ltd. Sid. 321. ISBN 1409440400. https://books.google.com/books?id=Rk7O3EG0Xn4C&pg=PA321&dq=%22alive+and+dead%22. 
  6. ^ Herbert, Nick (2011). Quantum Reality: Beyond the New Physics. Knopf Doubleday Publishing Group. Sid. 150. ISBN 030780674X. https://books.google.com/books?id=X9R6gJ3z9VEC&pg=PA150&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  7. ^ Charap, John M. (2002). Explaining The Universe. Universities Press. Sid. 99. ISBN 8173714673. https://books.google.com/books?id=U45esd4umBQC&pg=PA99&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+and+dead%22. 
  8. ^ Polkinghorne, J. C. (1985). The Quantum World. Princeton University Press. Sid. 67. ISBN 0691023883. https://books.google.com/books?id=lp4JPYnLrtEC&pg=PA67&dq=%22schrodinger's+cat%22+%22alive+dead. 
  9. ^ Wimmel, Hermann (1992). Quantum physics & observed reality: a critical interpretation of quantum mechanics. World Scientific. Sid. 2. ISBN 978-981-02-1010-6. https://books.google.com/books?id=-4sJ_fgyZJEC&pg=PA2. Läst 9 maj 2011. 
  10. ^ Faye, J (2008-01-24). ”Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics”. Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab Center for the Study of Language and Information, Stanford University. http://plato.stanford.edu/entries/qm-copenhagen/. Läst 19 september 2010. 
  11. ^ Carpenter RHS, Anderson AJ (2006). ”The death of Schroedinger's cat and of consciousness-based wave-function collapse”. Annales de la Fondation Louis de Broglie 31 (1): sid. 45–52. Arkiverad från originalet den 2006-11-30. https://web.archive.org/web/20061130173850/http://www.ensmp.fr/aflb/AFLB-311/aflb311m387.pdf. Läst 10 september 2010. 
  12. ^ Okón E, Sebastián MA (2016). ”How to Back up or Refute Quantum Theories of Consciousness”. Mind and Matter 14 (1): sid. 25–49. 
  13. ^ Chown, Marcus (2007-11-22). ”Has observing the universe hastened its end?”. New Scientist. Arkiverad från originalet den 2016-03-10. https://web.archive.org/web/20160310002305/https://www.newscientist.com/article/mg19626313-800-has-observing-the-universe-hastened-its-end/. Läst 25 november 2007. 
  14. ^ Krauss, Lawrence M.; James Dent (April 30, 2008). ”Late Time Behavior of False Vacuum Decay: Possible Implications for Cosmology and Metastable Inflating States”. Phys. Rev. Lett. (US: APS) 100 (17). doi:10.1103/PhysRevLett.100.171301. Bibcode2008PhRvL.100q1301K. 

Se även[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]