Možná jste už někdy slyšeli o slavném myšlenkovém experimentu nazvaném Schrödingerova kočka po jeho autorovi Erwinu Schrödingerovi jednom ze zakladatelů kvantové teorie. O čem ten experiment je?
Představme si, že máme komoru či schránku – krabici, do níž, po uzavření víka, nemůžeme vidět ani nemůžeme slyšet, co se odehrává uvnitř. Do této schránky dáme kočku a nějaké zařízení, které je schopno kočku usmrtit, když dojde k rozpadu radioaktivního jádra atomu. Může to být ampule s jedem nebo třeba pistole, která míří na kočku.
Zařízení kočku usmrtí, když se jádro rozpadne. Pravděpodobnost, že se to stane za dobu poločasu rozpadu atomu, je 50%. Když v této chvíli pokus ukončíme a otevřeme schránku, najdeme kočku buď živou, nebo mrtvou. Dle kvantové teorie, před otevřením schránky je ale kvantový stav kočky směsí stavu mrtvé kočky se stavem, v němž je kočka živá. Kočka existuje ve dvou možných historiích. Tato situace se jeví absurdní. Kočka přece nemůže být napůl živá a napůl mrtvá.
Zdánlivá absurdita tohoto experimentu vyplývá z naší zkušenosti s běžnou realitou, v níž každý objekt se zdá mít určitou jednoznačnou historii. Základní myšlenkou kvantové mechaniky však je, že realitu je třeba nazírat jinak. Objekt nemá jednu určitou historii, ale všechny možné historie do chvíle, než je provedeno pozorování a dojde ke kolapsu vlnové funkce objektu. Pro vznik jednoznačné reality je tak důležitá role pozorovatele.
Co kdybychom pozorovatele – člověka nahradili kamerou či robotem (neživým pozorovatelem)? Robot zaznamená stav kočky po otevření krabice. To kupodivu na situaci nic nemění. Kočka je pro nás stále živá i mrtvá současně, dokud se nepodíváme na záznam kamery nebo záznam v paměti robota. Samotná kamera ani robot tedy nestačí – vypadá to, že k tomu, aby existovala jednoznačná realita, potřebujeme mít nejen pozorovatele, ale dokonce pozorovatele, který je schopen porovnat obraz reality se svou představou o této realitě. Jinak realita existuje jen ve formě možností.
Tohoto vysvětlení se fyzikové zalekli natolik, že přišli s ideou, že při každém kolapsu vlnové funkce se náš vesmír dělí na dva či více vesmírů. To je ale také absurdnost, protože se tak tvrdí něco, co nedokážeme pozorovat ani nijak dokázat.
Jaký je rozdíl mezi tím, zda se na kočku díváme, nebo ne? Dá se ukázat (tzv. watch dog experiment), že lze nepřerušovaným pozorováním zabránit přechodu atomu z jednoho kvantového stavu do druhého. To fakticky znamená, že neustálým pozorováním stavu kočky či jádra bychom mohli zabránit rozpadu atomu a následnému smrtícímu výstřelu. Kdybychom ale jen na zlomek sekundy přerušili pozorování – mrknuli očima, pak by se atom mohl rozpadnout a kočka by byla mrtvá. To bychom ovšem zjistili až po obnovení pozorování. Mezitím by existovaly obě možné historie stavu kočky. Byla by současně mrtvá i živá.
Pozorováním se ze dvou možných historií, stává jedna jediná historie. Naše chápání reality je založeno na tom, že minulost se již stala. Podle kvantové fyziky však minulost vzniká až po pozorování, které se může odehrát až v budoucnosti – tj. až otevřeme krabici s kočkou a podíváme se dovnitř. V každém přítomném okamžiku tak existuje minulost, která se ještě nestala.
Karikatury: Petr Vyoral
Podle knihy: Szeruda, R: Schrödingerova kočka a nový pohled na svět (2022).
Tiskem vyšla v anglické verzi: SHRÖDINGER’S CAT AND A NEW VIEW OF THE WORLD (2022).
a také dalších šesti jazykových verzích (Amazon).