Schrödingerova kočka

Schrödingerova kočka: po jedné hodině je 50% pravděpodobnost, že unikne jedovatý plyn a zabije kočku.

Schrödingerova kočka je myšlenkový experiment, který roku 1935 vymyslel Erwin Schrödinger, aby poukázal na nesrovnalost interpretace kvantové mechaniky při přechodu mezi subatomickým a makroskopickým světem.

Popis experimentu

Představme si kočku neprodyšně uzavřenou v neprůhledné krabici. V krabici je také umístěn přístroj obsahující radioaktivní nuklid a nádobu s jedovatým plynem. Pokus je navržen tak, že po jedné hodině je 50% pravděpodobnost, že se nuklid rozložil. Pokud přístroj detekuje rozpad nuklidu, uvolní plyn, který otráví kočku. Podle principů kvantové mechaniky se nuklid, který není pozorován, nachází v superpozici stavu „rozloženého nuklidu“ a stavu „nerozloženého nuklidu“ (existuje v obou stavech zároveň). Z toho vyplývá, že i celá soustava by se měla nacházet v superpozici stavů rozpadlý nuklid, mrtvá kočka a nerozpadlý nuklid, živá kočka. Avšak pokud otevřeme krabici, uvidíme pouze jeden z těchto stavů, kočka rozhodně nemůže být „zároveň živá i mrtvá“.

Otázkou proto zůstává, kdy soustava přestává existovat jako superpozice stavů a stává se z nich pouze jediný? Účelem experimentu je ukázat, že teorie kvantové mechaniky není kompletní bez zákonů, které popisují stav, kdy vlnová funkce kolabuje a kočka zemře, nebo zůstane naživu, namísto obou těchto stavů.

Schrödinger samozřejmě nikdy nezamýšlel tento pokus praktikovat, aby zjistil, zda se kočka opravdu nachází v tomto polomrtvém/položivém stavu. Namísto toho konstatoval, že teorie kvantové mechaniky je nekompletní a neodpovídá skutečnosti v tomto znění. Kočka musí být buď živá, nebo mrtvá (neexistuje žádný stav mezi životem a smrtí) a stejné pravidlo (dovozuje Schrödinger) musí platit i pro nuklid. Musí být buď rozložený, nebo ne.

Mohli bychom tento paradox dále prohlubovat. Schrödinger se jde podívat do laboratoře, zdali je kočka živá, nebo mrtvá. Z hlediska jeho kolegů se teď Schrödinger nachází v superpozici dvou stavů – ví, že je kočka naživu, a ví, že je mrtvá, avšak pro kolegy kočka zůstává nadále mrtvá i živá. Vlnová funkce popisující tento stav kolabuje až ve chvíli, když Schrödinger vyjde z laboratoře a oznámí výsledek experimentu kolegům. Ovšem z hlediska lidí mimo budovu výzkumného ústavu by se měli všichni v budově nacházet v superpozici dvou stavů – vědí, že kočka přežila, a vědí, že je mrtvá, a tedy z vnějšího pohledu je kočka stále zároveň živá i mrtvá.

Gravitační pole však rychle způsobí dekoherenci stavů.

Publikace

Původní článek s titulkem Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Současná situace v kvantové mechanice) se objevil v roce 1935 v německém časopise Naturwissenschaften (Přírodní vědy). Původně byl odpovědí na článek o EPR paradoxu publikovaný Einsteinem, Podolským a Rosenem ve stejném roce.

Odkazy v kultuře

• Terry Pratchett a jeho teorie Schrödingerovy kočky (kniha Nefalšovaná kočka). Zdůrazňuje, že jde pouze o myšlenkový experiment, který realizovat nelze – kdyby totiž vědci krabici ve skutečnosti otevřeli, našli by ji prázdnou, protože by kočka dávno uprchla.
• Pojem Schrödingerův kocour používá ve své knize Poslední hlídka ruský spisovatel Sergej Lukjaněnko pro označení magického předmětu, který má formu kožešinového límce; umístí se kolem krku oběti a pokud se tato pokusí použít magii, zatne do ní drápy.
• Schrödingerovu kočku také zmiňuje Michio Kaku ve své knize Paralelní světy.
• O Schrödingerově kočce se zmiňují v seriálu Teorie velkého třesku. V jednom z dílů vysvětluje Penny scestnou verzi svému novému příteli během cesty po schodech. V 17. dílu první řady Sheldon vysvětluje, že rande se může povést i nemusí, jako tahle kočka.
• O Schrödingerově kočce se zmiňují v knize Holistická detektivní kancelář Dirka Gentlyho Douglase Adamse.
• O Schrödingerově kočce je zmínka ve filmech A Serious Man a Repo Men.
• Schrödingerova kočka je také zmíněna v knize Šifra samotného Boha, jejímž autorem je José Rodrigues Dos Santos.
• Princip Schrödingerovy kočky je volně zmíněn v 7. epizodě amerického sci-fi seriálu Flash Forward, který pojednává o svobodné vůli a možnosti ovlivnit budoucnost (spor determinismu s teorií volby).
• O Schrödingerově kočce je zmínka v knize Sebastiana Faulkse Případ Engleby.
• O Schrödingerově kočce je zmínka v americkém sci-fi seriálu Hvězdná brána.
• Schrödingerovi a jeho kočce je věnována jedna bajka v knížce Markéty Baňkové Straka v říši entropie.
• Schrödingerova kočka byla parodována jedním z dílů seriálu Futurama, kdy Fry jako policista vyslýchá doktora Schrödingera, ptá se jej, co je v té krabici, kterou veze, a vyžaduje, aby prozradil, jestli jde o živou, nebo o mrtvou kočku.
• V CERNu se nachází Schrödingerova ulice, která je obousměrná, avšak o šíři pouze jednoho pruhu.
• Schrödingerova kočka je zmíněna také ve hře Portal 2 od herního studia Valve.
• Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Jede Schrödinger a Einstein autem a srazí kočku. Einstein se chce jít podívat, jestli kočka přežila. Schrödinger ho zastaví se slovy „Neblázni, chceš ji zabít?“
• Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Policajti zastaví auto a po kontrole říkají: „Pane řidiči, víte, že vezete v krabici mrtvou kočku?“ „Hmm, tak teď už to vím - vám teda pěkně děkuju,“ odpovídá Schrödinger.
• Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Říká paní Schrödingerová manželovi: "Proboha Erwine, co jsi dělal s tou kočkou, vždyť je napůl mrtvá!"
• „Vánoce byly u Schrödingerů nejrozpačitější období roku. Pod stromečkem dlouho ležela hromada dárků, které se všichni báli otevřít.“
• Devatenácté vydání linux Fedora vyšlo s názvem Schrödinger's Cat.
• Schrödingerova kočka se nachází rovněž jakožto easter egg ve hře Bioshock2. V úrovni Dionysus Park (část Imago Fine Arts) lze po rozmrazení ledových ploch nalézt zmrzlou kočku, která je pojmenována Schrödinger.
• Ve vizuální novele Umineko no naku koro ni ve třetím díle použije Battler Schrödingerovu kočku v boji proti čarodějnici Beatrice, aby popřel existenci magie.
• V anime Hellsing je postava chlapce s kočičíma ušima pojmenovaná po Schrödingerovi. Ten má schopnost „být všude a nikde“.
• O Schrödingerově kočce je zmínka ve hře Far Cry 4.
• O Schrödingerově kočce je zmínka i v seriálu Sběratelé kostí The Corpse At The Convention, kdy se Kůstka chystá na svou přednášku a snaží se Bootha přesvědčit, že vtip, který hodlá říci na začátku proslovu, je opravdu vtipný ve světě vědců. (Vtip: Schrödingera zastavi policista za rychlou jízdu a ptá se, co má v kufru. Schrödinger odpoví, že kočku. Policista: „Vždyť je ta kočka mrtvá“. Schrödinger: „Teď už ano“.)
• Schrödingerova kočka je zmíněna v seriálu Stargate SG-1 v epizodě 01x17 Enigma. Carterová daruje kočku toho jména jednomu z mimozemských uprchlíků.
• Dále je zmíněna ve hře Witcher 3, kde lze najít dopis polemizující o tom, jestli zaklínač Schrödinger ze školy kočky žije, nebo ne.
• Zmíněna je také ve hře Counter Strike: Global Offensive v kanceláři na mapě Nuke. Na nástěnce je nakreslená kočka v krabici s popiskem - Still here, Erwin (Stále jsem tady, Erwine).
• Zmíněna ve scifi sáze Hyperion (díly Endymion a Vzestup Endymionu) od Dana Simmonse. Schrödingerova krabice je zde celou smrti, která putuje vesmírem, a jejíž obyvatel - vězeň - neví, kdy ho čeká smrt plynem a zároveň je nucen čekat ji stále.
• Objevuje se ve hře Final Fantasy XIII-2 jako monstrum připomínající kočku sedící v nádobě. Monstrum je pojmenováno Schrödinger.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Schrödingerova kočka na Wikimedia Commons
• Erwin Schrödinger: Současná situace v kvantové mechanice (překlad do angličtiny)
• Seminář FJFI, zima 1999