Schrödingeri kassina tuntud mõttekatse on kvantmehaanika üks kuulsamaid ja valesti mõistetavaid mõisteid. Sellele sügavalt järele mõeldes on teadlased jõudnud muljetavaldavate arusaamadeni füüsilise reaalsuse kohta.
Kes tuli välja Schrödingeri kassiga?
Kvantmehaanika distsipliini leidmisel abiks olnud Austria füüsik Erwin Schrödinger kujutas oma kasside nõksumist esmakordselt 1935. aastal välja kommentaarina probleemidele, mille algselt tekitas valgusti Albert Einstein, vastavalt ajakirjas Quanta.
Uue arusaama arendamisel subatomiaalsest valdkonnast olid enamik Einsteini ja Schrödingeri kolleegidest mõistnud, et kvantüksused käituvad äärmiselt veider käitumisega. Taani füüsik Niels Bohr toetas mõistmist, et osakeste nagu elektronide omadused polnud enne mõõtmist täpselt määratletud. Enne seda olid osakesed olemas olekus, mida nimetatakse olekute superpositsiooniks, näiteks 50% tõenäosusega orienteeruda "üles" ja 50% tõenäosusega orienteeruda "alla".
Eriti Einsteinile see otsustusvõimetu seletus ei meeldinud. Ta tahtis teada, kuidas täpselt, universum teab, et keegi mõõdab midagi. Schrödinger tõstis selle absurdi esile oma kurikuulsa kontseptuaalse kassiga.
Oletame, et üks ehitab kummalise kontratseptsiooni, kirjutas Schrödinger 1935. aasta artiklis "Kvantmehaanika praegune olukord". Seade koosneb karbist, kus on suletud tsüaniidi viaal, mille kohale on riputatud Geigeri loenduri külge kinnitatud haamer, mis on suunatud väikesele radioaktiivse uraani tükikesele. Karbi sees on ka kiisu (ja pidage meeles, see on mõtteeksperiment, mida tegelikult kunagi ei tehtud).
Kast suletakse ja katse jäetakse kestma teatud aja jooksul, näiteks tund. Sellel tunnil on uraanil, mille osakesed vastavad kvantmehaanika seadustele, teatav võimalus kiirgada kiirgust, mille kiirendab seejärel Geigeri loendur, mis omakorda vabastab haamri ja purustab viaali, tappes kassi tsüaniidimürgituse teel.
Selliste inimeste sõnul nagu Bohr, jääb kast kuni kasti avamiseni ja kassi staatuse "mõõtmiseni" nii elavate kui ka surnute superpositsioonile. Inimesed nagu Einstein ja Schrödinger tegutsesid sellise võimaluse kallal, mis ei ole kooskõlas kõige sellega, mida meie tavalised kogemused meile ütlevad - kassid on kas elus või surnud, mitte mõlemad korraga.
"uantumfüüsikal puudus oluline komponent, lugu sellest, kuidas see rivistus maailma asjadega," kirjutas teadusajakirjanik Adam Becker oma raamatus "Mis on päris?" (Põhiraamatud, 2018). "Kuidas annab fenomenaalne arv aatomeid, mida reguleerib kvantfüüsika, maailma, mida me enda ümber näeme?"
Kas Schrödingeri kass on tõeline?
Schrödingeri kass mõistis südamesse, mis oli Bohri reaalsuse tõlgendamise osas kummaline: selge kvantiteedi ja igapäevaste valdkondade vahelise eraldusjoone puudumine. Ehkki enamus inimesi arvab, et see annab näite osakeste toetamiseks, millel pole täpselt määratletud omadusi, kuni nende mõõtmiseni, oli Schrödingeri algne eesmärk täpselt vastupidine - näidata, et selline idee on mõttetu. Kuid füüsikud eiranud seda probleemi aastakümnete vältel suures osas, liikudes edasi muudele probleemidele.
Kuid alates 1970ndatest suutsid teadlased näidata, et kvantosakesi saab luua olekutes, mis vastavad alati üksteisele - nii et kui üks näitab "üles" orientatsiooni, teine on "alla" - nähtus, mida Schrödinger nimetas takerdumiseks . Sellise töö abil on arenenud kvantarvutuste valdkond, mis lubab toota arvutusmasinaid, mis on praegusest tehnoloogiast palju kiiremad.
2010. aastal õnnestus füüsikutel luua ka Schrödingeri kassi reaalversioon, ehkki viisil, mis ei hõlma enesetappu (aka, kitty mõrv). California ülikooli Santa Barbara teadlased ehitasid resonaatori, põhimõtteliselt pisikese häälestamishargi, piksli suuruse arvutiekraanil. Nad panid selle superpositsiooniks, milles see oli nii võnkuv kui ka samal ajal mitte võnkuv, näidates, et suhteliselt suured objektid võivad hõivata veidraid kvantseisundeid.
Uuemad katsed on pannud kuni 2000 aatomiga rühmad kahes erinevas kohas korraga, hägustades veelgi eraldusjoont mikroskoopilise ja makroskoopilise vahel. 2019. aastal õnnestus Glasgow ülikooli teadlastel isegi takerdunud footonitest foto teha, kasutades spetsiaalset kaamerat, mis klõpsas pilti alati, kui footon ilmnes koos oma takerdunud partneriga.
Kui füüsikud ja filosoofid ei ole veel kokku leppinud, kuidas kvantmaailmale mõelda, on Schrödingeri teadmised loonud palju viljakaid uurimissuundi ja jätkavad seda tõenäoliselt lähitulevikus.
