Schrödingers kat

Schrödingers kat er et tankeeksperiment udviklet af Erwin Schrödinger i 1935 til illustration af kvantefysikkens erkendelsesmæssige problemer.

I Niels Bohrs fortolkning af kvantemekanikken, ofte betegnet københavnerfortolkningen, spiller målingen en fundamental rolle: Det har ingen mening at tale om et atomart systems egenskaber uafhængigt af den måleopstilling, man bruger til at undersøge det med. Måleapparatet kan fx være en geigertæller, der giver et klik, når et atom henfalder. Det er ifølge Bohr afgørende, at måleapparatets visninger kan beskrives ved hjælp af klassiske begreber, for at en observatør kan aflæse dem. I kvantemekanikken beskrives fx et radioaktivt atoms tilstand som en overlejring (superposition) af to tilstande, en svarende til, at atomet ikke er henfaldet, og en svarende til, at det er henfaldet; geigertælleren vil imidlertid altid enten have sagt klik eller ikke og vil aldrig befinde sig i en superposition. En måling resulterer dermed altid i skarpe, veldefinerede værdier (såkaldte egenværdier); man siger, at målingen får den superponerede tilstand til at kollapse til en egentilstand.

Et problem med denne fortolkning er, at makroskopiske objekter som måleapparater selv består af atomer og dermed kan beskrives ved hjælpe af kvantemekanikken.

Erwin Schrödinger accepterede aldrig københavnerfortolkningen og søgte i 1935 med et tankeeksperiment at vise, at den fører til absurde konsekvenser. Han forestillede sig en kat i en lukket kasse, der vil blive fyldt med dampe af giften blåsyre, såfremt en geigertæller registrerer et henfald fra en radioaktiv kilde. Radioaktive henfald er tilfældige, og man kan kun sige, at der fx er 50 procent chance for, at der sker et henfald i løbet af en time. Det radioaktive atoms tilstand er efter en time derfor en ligelig superposition af tilstanden "ikke-henfaldet" og "henfaldet". Hvis man anvender kvantemekanikken på hele systemet i kassen, følger det, at katten befinder sig i en tilstand, der er en superposition af "levende" (A) og "død" (B). Først når man åbner kassen og dermed "måler" kattens tilstand, vil den vise sig at være død eller levende, hvilket svarer til, at den superponerede tilstand A+B netop ved iagttagelsen kollapser til en af de to skarpe tilstande. Før iagttagelsen vil katten hverken være død eller levende – eller rettere den vil være både død og levende! Schrödinger mente, at denne absurde konklusion måtte betyde, at den sædvanlige fortolkning af kvantemekanikken var forkert.

Schrödingers tankeeksperiment vakte ikke straks opmærksomhed, og det var først i ca. 1970, at hans kat blev almindelig kendt og diskuteret. Forskellige alternativer til københavnerfortolkningen er blevet foreslået for at undgå paradokset.

Mange fysikere vil sige, at katten dør, allerede når geigertælleren klikker, selvom den ikke iagttages. Dermed gøres tilstandskollapset til et objektivt fænomen, men man har endnu ikke en tilfredsstillende teori for, hvordan det skulle foregå, og hvor grænsen mellem det kvantemekaniske og det klassiske præcis går. Andre benægter helt, at der foregår et kollaps: Ifølge den kontroversielle mangeverdensfortolkning spalter hele Universet i to hver gang, der kan ske et tilstandskollaps; i det ene Univers vil katten være død, i det andet levende.