Tankeeksperimentet kendt som Schrödingers kat er et af de mest berømte og misforståede begreber inden for kvantemekanik. Ved at tænke dybt over det, har forskere kommet til spektakulære indsigter om fysisk virkelighed.
Hvem kom med Schrödingers kat?
Den østrigske fysiker Erwin Schrödinger, som hjalp med at finde kvantemekanikens disciplin, blev først udtænkt af hans katteforhold i 1935 som en kommentar til problemer, der oprindeligt var stillet af luminien Albert Einstein, ifølge en artikel i Quanta Magazine.
Mens de udviklede deres nye forståelse af det subatomære område, var de fleste af Einstein og Schrödingers kolleger klar over, at kvanteenheder udviste ekstremt mærkelig opførsel. Den danske fysiker Niels Bohr kæmpede for en forståelse af, at partikler som elektroner ikke havde veldefinerede egenskaber, før de blev målt. Før det eksisterede partiklerne i det, der er kendt som en superposition af tilstande, med for eksempel en 50% chance for at blive orienteret "op" og en 50% chance for at blive orienteret "ned".
Einstein kunne især ikke lide denne ubesluttsomme forklaring. Han ville vide, hvordan universet nøjagtigt ved, at nogen måler noget. Schrödinger fremhævede denne absurditet med sin berygtede begrebskat.
Antag, at man bygger en mærkelig kontrast, skrev Schrödinger i et papir fra 1935 kaldet "Den nuværende situation i kvantemekanik." Apparatet består af en kasse med et forseglet hætteglas med cyanid, over hvilket hænges en hammer fastgjort til en Geiger-tæller rettet mod en lille klump mildt radioaktivt uran. Inde i kassen er der også en pus (og husk, dette er et tankeeksperiment, der aldrig er blevet udført).
Boksen er forseglet, og eksperimentet lader køre i et bestemt tidsrum, måske en time. I den time har uranet, hvis partikler overholder kvantemekanikens love, en vis chance for at udsende stråling, som derefter bliver afhentet af Geiger-tælleren, som igen vil frigive hammeren og smadre hætteglasset og dræbe katten ved cyanidforgiftning.
Ifølge folk som Bohr, indtil boksen åbnes og kattenes status er "målt", vil den forblive i en superposition af både levende og afdøde. Mennesker som Einstein og Schrödinger gik mod en sådan mulighed, som ikke stemmer overens med alt, hvad vores almindelige oplevelse fortæller os - katte er enten levende eller døde, ikke begge på samme tid.
"Uantumfysik manglede en vigtig komponent, en historie om, hvordan den stod op med tingene i verden," skrev videnskabsjournalist Adam Becker i sin bog "Hvad er reel?" (Grundlæggende bøger, 2018). "Hvordan giver et fænomenalt antal atomer, der styres af kvantefysik, den verden, vi ser omkring os?"
Er Schrödingers kat ægte?
Schrödingers kat skar i hjertet af det, der var bisarr ved Bohrs fortolkning af virkeligheden: manglen på en klar skillelinje mellem kvante- og hverdagsrealnerne. Mens de fleste mener, at det giver et eksempel til støtte for partikler, der mangler klart definerede egenskaber, indtil de måles, var Schrödingers oprindelige intention den nøjagtige modsætning - for at vise, at en sådan idé var nonsensisk. Alligevel ignorerede fysikere i mange årtier stort set dette problem og gik videre til andre kvarterer.
Men fra 1970'erne kunne forskerne vise, at der kan skabes kvantepartikler i tilstande, der altid svarer til hinanden - så hvis den ene viser en "op" -orientering, vil den anden være "ned" - et fænomen, som Schrödinger kaldte sammenfiltring . Sådant arbejde er blevet brugt til at understøtte det voksende felt inden for kvanteberegning, der lover at producere beregningsmaskiner, der er langt hurtigere end de nuværende teknologier.
I 2010 formåede fysikere også at skabe en ægte version af Schrödingers kat, omend på en måde, der ikke involverer forbrydelse (alias, kattemord). University of California, Santa Barbara, videnskabsfolk bygget en resonator, dybest set en lille afstemningsgaffel, størrelsen på pixlen på en computerskærm. De satte den i en superposition, hvor den var både oscillerende og ikke svingende på samme tid, hvilket viser, at relativt store genstande kan besætte bizarre kvante tilstande.
Nyere eksperimenter har anbragt grupper på op til 2.000 atomer på to forskellige steder på samme tid, hvilket yderligere har udskillet skillelinjen mellem det mikroskopiske og det makroskopiske. I 2019 lykkedes det forskere ved University of Glasgow endda at tage et foto af sammenfiltrede fotoner ved hjælp af et specielt kamera, der knækkede et billede, hver gang et foton dukkede op sammen med sin sammenfiltrede partner.
Mens fysikere og filosoffer endnu ikke er enige om, hvordan man tænker på kvanteverdenen, har Schrödingers indsigt frembragt mange frugtbare forskningsmuligheder og vil sandsynligvis fortsætte med det i en overskuelig fremtid.
