Šredingerova mačka

Seminarski rad uvek može da bude ne samo korektan, već i zanimljiv. 

Uvod

Krajem 19. veka činilo se da je fizika razotkrila sve tajne i utvrdila naučne zakone koji su mogli objasniti sve pojave, kako u Kosmosu tako i u ponašanju atoma i čestica u mikrokosmosu.

Smatrali su da se atomi i subatomske čestice ponašaju po strogo određenim i nepromenjivim zakonima prirode.  Francuski naučnik Laplas je otišao i korak dalje, utvrdivši da postoje slični zakoni koji upravljaju svim ostalim oblastima, uključujući tu i ljudsko ponašanje.

Bila je to velika zabluda.

Na samom početku 20.veka pojavile su se teorije relativnosti i kvantna teorija (odnosno kvantna mehanika). Sva do tada poznata fizika najednom je pala u senku kao stara, klasična fizika, a nova, moderna fizika je pokazala da postoje još mnoga pitanja koja treba razjasniti i na koja treba pronaći odgovore.

Princip neodređenosti

Verner Hajzenberg je 1926. godine formulisao svoj čuveni princip nedređenosti koji kaže da mi nikada ne možemo u isto vreme izmeriti tačan položaj čestice i brzinu njenoga kretanja. Drugim rečima, što tačnije pokušamo da izmerimo tačan položaj čestice, to ćemo manje precizno moći izmeriti njenu brzinu.

Pored toga, činom posmatranja čestice mi utičemo na njeno ponašanje. Pretpostavimo da se jedna čestica može naći u položaju A, u položaju B ili u oba položaja (A i B istovremeno). Samim tim što je posmatramo mi utičemo na česticu da zauzme jedan od ovih mogućih položaja.

Ovo je naravno otvorilo brojna pitanja o prirodi stvarnosti na koja ni do danas nije dat konačan odgovor:

Kakva je prava priroda naše stvarnosti? Ako se čestice ponašaju u skladu sa našim očekivanjima, da li je onda stvarnost stvarna, objektivna ili je mi stvaramo svojim mislima?

Da li isti zakoni važe u makrosvetu kao i u mikrosvetu?

Da li se čestica, kada se nađe u situaciji da bira između tačke A i tačke B u stvari raspolovi i stvori dve stvarnosti, tako da se u jednoj stvarnosti pojavi u tački A, a u drugoj u tački B?

Šredingerova mačka

Fizičar Ervin Šredinger je 1935. godine postavio čuveni misaoni eksperiment iz oblasti kvantne mehanike u kojem je zamislio da stavlja mačku, zajedno sa jednim radioaktivnim atomom, u zapečaćenu kutiju. Ovim eksperimentom Šredinger je želeo da naglasi nepotpunost teorije kvantne mehanike, kada se prelazi sa ponašanja čestica u mikrokosmosu na događanja u makrokosmosu.

„Šredingerova mačka“ je misaoni eksperiment koji ne ugrožava mačke i druge životinje, u kome je mačka zatvorena u neprovidnoj kutiji. Osim mačke u kutiji se nalazi mala količina radioaktivnog materijala, Gajgerov brojač, čekić i otrov cijanid. Postavka eksperimenta je takva da Gajgerov brojač detektuje radioaktivno zračenje materijala koji se nalazi u kutiji. Ukoliko dođe do raspada, Gajgerov brojač ga detektuje i aktivira čekić koji lomi posudu u kojoj se nalazi cijanid, a otrov ubija mačku.

Paradoks Šredingerove mačke ogleda se u tome da bez otvaranja kutije nije moguće da znamo da li je mačka živa ili nije.

Po kvantnoj teoriji, ponašanje radioaktivnog atoma u ovom eksperimentu ovisi o slučajnosti, verovatnoći, a ta verovatnoća ostavlja 50% mogućnosti da se atom raspadne i pokrene događaje koji će ubiti mačku i 50% verovatnoće da se neće raspasti i da će mačka ostati živa. Dakle, dok ne otvorimo kutiju, mačka u njoj može biti i živa i mrtva.

Paralelni svetovi

Od vremena kada je Šredinger izneo ovu ideju, naučnici se pitaju da li kvanta teorija zaista opisuje stvarnost ili je pak samo matematičko sredstvo kome je uspelo da opiše događanja u svetu subatomskih čestica.

Da se ovo pitanje ne može shvatiti olako pokazuje i činjenica da su najbolji umovi pokušavali rešiti paradoks Šredingerove mačke i pomiriti ga sa stvarnošću. Neki od njih su čak primetili da po tvrdnjama kvantne teorije sva događanja u subatomskom svetu ovise o posmatraču. To znači da u trenutku kada otvara kutiju posmatrač može delovati svojim očekivanjem na ishod, odnosno na to da li će mačka preživeti eksperiment ili ne.

Jedno od mogućih rešenja Šredingerove mačke predložio je američki fizičar Hju Evert. On je smatrao da zakone kvantne fizike ne treba dovoditi u pitanje jer oni zaista opisuju dešavanja u stvarnosti. On je zaključio da živimo u beskrajno mnogo paralelnih svetova. 

 

Po Evertu, svaki put kada se čestica nađe u situaciji da bira, celi Kosmos se razdvaja i cepa u onoliko stvarnosti koliko čestica ima izbora. Ako su to izbori A i B onda će se i stvarnost rascepiti u stvarnost A i stvarnost B.

U slučaju Šredingerove mačke, to bi značilo da će se stvarnost rascepiti i stvoriti dve nove stvarnosti i pri tome će u jednoj od njih Šredingerova mačka biti mrtva a u drugoj će išetati iz kutije.

Zaključak

Od samog svog postanka kvantna mehanika je teorija koja se zasniva na paradoksima, a paradoks Šredingerove mačke neprestano zaokuplja ljude i to ne samo one iz naučnih krugova. Dovoljno je pogledati internet pretraživače da se vidi koliko je Šredingerova mačka postala popularna. Može se naći na plakatima, crtežima, majicama, šalama.  

Što se tiče naučnika, za njih odgovor na ovaj paradoks znači istovremeno i rešenje, odnosno odgovor na pitanje: šta je suština naše realnosti? Pošto ponašanje čestica na subatomskom nivou ovisi o posmatraču, da li naš svet zaista može da postoji bez našeg prisustva? Ako mi nebi postojali, da li bi postojao Kosmos?

Anštajn je ovu dilemu formulisao u svom čuvenom pitanju. „Pogledajte Mesec“, rekao je. „Da li Mesec postoji ako ga miš ne posmatra?“

Teško je odgovoriti na pitanje da li Šredingerova mačka još uvek postoji u drugim strarnostima ili ne, ali u našem svetu je još uvek veoma živa.