Schrödinger's kat

Wat is realiteit en hoe beïnvloedt het ons? Erwin Schrödinger heeft hier een gedachten experiment op gebaseerd en hieruit samen met andere oorzaken is een hele nieuwe stroming van wetenschap ontstaan, kwantummechanica. Dit gedachten experiment was Schrödinger's kat. Maar wie is Schrödinger's kat?

Erwin Schrodinger, zijn onderzoek en kwantummechanica

Erwin Schrödinger

Erwin Schrödinger was een wetenschapper in kwantummechanica uit Oostenrijk. Hij leefde van 12 augustus 1887 t/m 4 januari 1961 en woonde in Wenen. Hij studeerde aan het Academische Gymnasium en vervolgens aan de Universiteit van Wenen. Waar hij een doctoraal in Natuurkunde behaalde. Hij kreeg de Nobelprijs vanwege zijn gedachten experiment "Schrödinger's kat". In Stockholm tijdens de uitreiking besefte hij dat door verschillende oorzaken hij de Nobelprijs kreeg maar dat dit net zo goed iemand anders had kunnen zijn.

Erwin Schrödinger's onderzoek

Erwin Schrödinger onderzocht het niet-determinisme van de kwantummechanica. Dit houdt in dat je niet weet wat de realiteit is tot je deze daadwerkelijk kan observeren. Dit kon worden toegepast op subatomaire deeltjes en macroscopische systemen. Dus eigenlijk alles wat zich in het universum bevindt. Hiervoor dacht men namelijk dat als je nu de positie weet van een object en de positie weet over één jaar van datzelfde object. Dat je met die gegevens de snelheid van dat object kan uitrekenen. Ze dachten hiermee een model te kunnen maken waarin alle bewegingen in het universum waren te voorspellen. Dit was volgens Schrödinger niet waar. Er is niet geobserveerd in dat jaar. Dus kunnen we niet met zekerheid zeggen wat er gebeurd is en hoe het zich gedragen heeft. Bijvoorbeeld: Het object heeft zich twee keer zo snel bewogen en daarna een halfjaar stilgestaan met hetzelfde resultaat. Andersom geldt hetzelfde. Als we de huidige snelheid van een object weten kunnen we niet voorspellen waar het zich over een jaar bevindt door alle mogelijke variabele uitkomsten. Hierdoor is er een ander model verzonnen om het universum enigszins te kunnen "voorspellen". In dit model bevindt ieder deeltje zich in een zogenaamde kwantumtoestand. Dit is een combinatie van positie en snelheid. Hiermee kan geen exacte beschrijving gegeven worden aan het gedrag van het deeltje. Je weet de begintoestand van het deeltje en je hebt alle mogelijke toestanden waarin dat deeltje zich kan ontwikkelen. Kwantummechanica kan dus geen exact gedrag beschrijven maar wel mogelijke en waarschijnlijke eindtoestanden.

Schrödinger's kat

Het experiment

Een kat word in een stalen bunker gestopt met een explosief (Schrödinger gebruikte giftig gas maar ik gebruik het voorbeeld van Einstein met explosief materiaal). Het explosief heeft 50% kans om te ontploffen en 50% kans om niet te ontploffen in het komende uur. Als we gaan kijken is de kat dood of levend. De kat kan niet dood en levend zijn. Als we het experiment herhalen komen we erachter dat 50% van de katten dood is en 50% van de katten leeft.

Uitleg en vraag en probleem

Voordat we kunnen observeren is de kat in een kwantumtoestand. We weten de begintoestand (de kat leeft en er is een explosief in de stalenbunker) en de waarschijnlijke mogelijkheden zijn:

• de kat is dood (50 % kans)
• de kat leeft (50% kans)

Dus de kat is levend en dood voor onze realiteit. Mogelijke realiteiten zijn:

• het explosief kan niet ontploffen
• het explosief kan wel ontploffen
• het explosief is ontploft
• het explosief zal nog gaan ontploffen

Tot we de bunker open maken zijn dit allemaal mogelijke realiteiten. We weten niet wat er gebeurd is en het is onze nieuwsgierigheid die de kat dood of levend maakt. Voor de kat is het echter een heel ander verhaal. Het explosief ontploft, de kat ziet het ontploffen of het explosief ontploft en de kat ziet het niet ontploffen. Er is geen mogelijkheid dat het explosief ontploft en de kat het niet ziet ontploffen. Dus de kat zijn realiteit zit vast aan de uitkomst van het experiment. Het is dus onze natuur van observeren die de natuur dwingt te kiezen tussen de één en de ander. Wij zijn echter net als de kat. Wij kijken en we zien de kat dood of we kijken en de kat leeft. Dus wie observeert ons? Wie dwingt bij ons de natuur te laten kiezen? Of gebeuren beide mogelijkheden parallel in een groter multiversum? Deze keuze van natuur is één van de grootste onbeantwoorde vragen in de kwantummechanica. Wat dwingt het één werkelijkheid te worden en de ander niet? Dus alstublieft, heeft iemand een antwoord voor deze arme kat?