Schrödingerin kissateorian loi fyysikko Erwin Schrödinger vuonna 1935. Periaatteessa se luotiin tarkoituksenaan ratkaista kvanttisuperpositioparadoksi, joka oli siihen asti ratkaisematon. Tätä varten hän totesi, että kissa voi olla yhtä aikaa kuollut ja elossa laatikon sisällä.

Lyhyesti sanottuna kvanttisuperpositio, jonka juuri mainitsimme, tarkoittaa, että hiukkasessa (atomissa, elektronissa tai fotonissa) voi olla samanaikaisesti useita energiatiloja. Mutta vain niin kauan, kunnes se havaitaan.

Kuulostaa hämmentävältä? Se on sitä. Jopa nykypäivän tutkijat ovat jatkaneet tätä tutkimusta Yalen yliopistossa Yhdysvalloissa.

Mutta ennen kuin ymmärrät tämän teorian, on syytä huomauttaa, että emme halua sinun testaavan Schrödingerin kissateoriaa lemmikkisi kanssa, koska se sisältää radioaktiivisia elementtejä, jotka voivat olla vaarallisia niille, jotka eivät ymmärrä aihetta.

Rauhoittukaa siis ja tulkaa ymmärtämään kanssamme hieman enemmän tästä teoriasta.

Mitä Schrödingerin kissateoria muutenkaan sanoo?

Kuten olemme jo sanoneet, fyysikko Erwin Schrödinger loi vuonna 1935 Schrödingerin kissakokeen, mutta hänen pääasiallinen tarkoituksensa oli tuoda esiin Kööpenhaminan tulkinnan rajat käytännön sovelluksissa. Tätä varten hän esitti hypoteesin, jonka mukaan laatikossa oleva kissa voisi olla samanaikaisesti sekä elossa että kuollut.

Koe toimi periaatteessa seuraavasti: ensin hän laittoi kissanpennun laatikkoon, jossa oli radioaktiivisia hiukkasia.

Kokeessa tutkitaan sitten, voivatko nämä hiukkaset liikkua laatikon sisällä vai eivät. Laatikon ulkopuolella olevat eivät kuitenkaan tiedä, mitä laatikon sisällä tapahtuu.

Tämä johtuu siitä, että jos kissa olisi hiukkanen, se voisi olla elossa ja kuollut samaan aikaan. Itse asiassa tätä tulkintaa pidetään kvanttifysiikan tunnetuimpana, minkä vuoksi hän käytti teoriansa ohjenuorana subatomimaailman lakeja ja kvanttimekaniikkaa.

He nimittäin väittävät, että jos elektronin tilaa ei tunneta, sen voidaan katsoa olevan kaikissa mahdollisissa tiloissa samanaikaisesti. Näin on kuitenkin vain siihen asti, kunnes se havaitaan.

Jos ilmiötä havainnoidaan valon interferenssin avulla, subatomisen maailman kaksi todellisuutta törmäävät toisiinsa. Itse asiassa olisi mahdollista nähdä vain toinen niistä.

Miten Schrödingerin koe suoritettiin

Koe suoritettiin suljetussa laatikossa, johon sijoitettiin Geiger-mittari, jossa oli radioaktiivisen hajoamisen lähde, suljettu myrkkypullo ja kissa.

Jos radioaktiivista ainetta sisältävästä säiliöstä alkaisi vapautua hiukkasia, laskuri havaitsisi säteilyn läsnäolon ja laukaisi vasaran, joka rikkoisi myrkkyä sisältävän pullon ja tappaisi hänet.

On syytä huomauttaa, että kokeessa käytettiin niin paljon radioaktiivista ainetta, että sen havaitsemisen todennäköisyys oli vain 50 prosenttia. Koska kukaan ei siis tiennyt, milloin myrkky vapautuu, ja koska kissa ei myöskään saanut kurkistaa laatikon sisälle, se saattoi olla joko elossa tai kuollut.

Kuten jo selitimme, tämä kaksinaisuus oli kuitenkin mahdollista vain siksi, että kukaan ei saanut avata laatikkoa. Kuten jo mainitsimme, tarkkailijan ja valon läsnäolo lopettaisi nämä kaksi todellisuutta. Toisin sanoen he saisivat selville, oliko kissa todella elossa vai kuollut.

Miten tiede pelasti Schrödingerin kissan

Koska teoria on yhä nykyäänkin kuuluisa, eräät tiedemiehet yhdysvaltalaisesta Yalen yliopistosta ovat väittäneet löytäneensä tarkan tavan pelastaa Schrödingerin kuuluisan kissakokeen bichian. Periaatteessa tutkijaryhmä pyrki selvittämään hiukkasten käyttäytymisen kvanttitasolla.

Heidän mukaansa hiukkasten energiatilojen välistä satunnaista ja äkillistä siirtymää kutsutaan kvanttihypyksi, ja juuri tämän hypyn avulla fyysikot pystyivät manipuloimaan ja muuttamaan tulosta.

Tärkeää on, että koe tehtiin keinotekoisilla atomeilla, joita kutsutaan kvanttibiteiksi tai qubiteiksi. Näitä atomeja käytetään muuten kvanttitietokoneiden informaation perusyksikköinä. Koska he halusivat selvittää, olisiko mahdollista saada varhainen varoitussignaali siitä, että hyppy on tapahtumassa.

Näin he ymmärtäisivät tilanteen ja voisivat hallita kvanttitietoa paremmin. Itse asiassa tämän niin sanotun kvanttidatan hallinta sekä mahdollisten virheiden korjaaminen niiden ilmetessä voivat olla tärkeitä tekijöitä hyödyllisten kvanttitietokoneiden kehittämisessä.

Mikä on loppujen lopuksi johtopäätös?

Amerikkalaisille tiedemiehille tämän kokeen osoittama vaikutus tarkoitti siis heidän havainnostaan huolimatta koherenssin lisääntymistä hypyn aikana. Eikä vähiten siksi, että tämän selvittämällä voi paitsi välttää kissan kuoleman myös ennustaa tilanteen.

Toisin sanoen ilmiötä voidaan manipuloida ja näin ollen Schrödingerin kissa voidaan pelastaa.

Itse asiassa tämä oli tämän tutkimuksen tärkein seikka, sillä yhden näistä tapahtumista kääntäminen päinvastaiseksi tarkoittaa, että kvanttitilan kehitys on osittain determinististä eikä satunnaista, koska hyppy tapahtuu aina samalla ennustettavalla tavalla lähtökohdasta, joka tässä tapauksessa on satunnainen.

Periaatteessa teorialla haluttiin todistaa, että nämä tekijät ovat yhtä arvaamattomia kuin luonnonilmiöt. Tulivuori on itse asiassa hyvä esimerkki arvaamattomuudesta.

Oikein seurattuna on kuitenkin mahdollista havaita molempien tilanteiden lopputulos etukäteen, jolloin pahimman välttämiseksi voidaan toimia ajoissa.

Lopuksi olemme valinneet erittäin selventävän videon, jonka avulla voit ymmärtää aiheesta vielä enemmän:

Joka tapauksessa, ymmärsitkö nyt Schrödingerin kissateorian?

Lue lisää: Ihminen on tehty tähtipölystä, tiede virallistaa asian

Lähteet: Hiper cultura, Galileu-lehti, Galileu-lehti.

Kuvat: Hyper cultura, Galileo Magazine, Total Biology, Medium, RTVE.ES.