Vlnová funkce Schrödingerovy kočky  
Nejslavnější kočka vědy je prý polomrtvá a položivá zároveň. Anebo se nám to jenom zdá? Vědci Queenslandské univerzity spějí k rozuzlení meziválečné záhady.
Trable s vlnovou funkcí. Kredit: Benjamin Duffus & Martin Ringbauer.
Trable s vlnovou funkcí. Kredit: Benjamin Duffus & Martin Ringbauer.


Kdo by neznal Schrödingerovu kočku. Původně to byl poněkud poťouchlý myšlenkový pokus jednoho ze zakladatelů kvantové mechaniky, teoretického fyzika Erwina Schrödingera, který se v roce 1935 chtěl vysmívat standardní Kodaňské, čili pravděpodobnostní interpretaci kvantové mechaniky. Jak už to ale v podobných případech bývá, Schrödinger tak trochu minul cíl. Jeho metafora se utrhla z řetězu, stala se mediální hvězdou a žije si vlastním životem. Schrödingerova kočka dneska ohromně popularizuje kvantovou mechaniku a všem, kdo píšou o vědě, ukazuje, jak se to má správně dělat.
Alessandro Fedrizzi. Kredit: A. Fedrizzi.
Alessandro Fedrizzi. Kredit: A. Fedrizzi.
Pro připomenutí s Wikipedií, v experimentu se Schrödingerovou kočkou hraje hlavní roli neprůhledná krabice, která obsahuje přístroj s radioaktivním nuklidem, nádobku s jedovatým plynem, a samozřejmě kočku. Když přístroj zaznamená rozpad nuklidu, tak vypustí plyn a ten usmrtí kočku. Nuklid se přitom s padesátiprocentní pravděpodobností rozpadne během jedné hodiny. Vtip spočívá v tom, že podle kvantové mechaniky se nepozorovaný nuklid z uzavřené krabice nachází ve stavu superpozice, tedy vlastně jakoby zároveň ve stavu rozpadlý nuklid/ mrtvá kočka a nerozpadlý nuklid/ živá kočka. Jenže, když krabici otevřeme, tak uvidíme jenom jeden z uvedených stavů. Schrödinger si kladl otázku, kdy soustava přestává být superpozicí stavů a vynoří se pouze jediný stav, a dospěl k názoru, že kvantová mechanika nebude kompletní bez popisu stavu při zkolabování vlnové funkce, tedy ve chvíli, kdy se rozhodne, jestli je kočka živá nebo mrtvá.
Polomrtvá/ položivá. Kredit: Dhatfield, Wikimedia Commons
Polomrtvá/ položivá. Kredit: Dhatfield, Wikimedia Commons


Píše se rok 2015 a po osmdesáti letech stále nevíme, jak na tom Schrödingerova kočka vlastně je. Nicméně, mezi vědci se i po tak dlouhé době najdou odvážlivci, kterým to není jedno a snaží se přijít Schrödingerově kočce na kloub. Je mezi nimi i Alessandro Fedrizzi z Queenslandské univerzity, který se svými kolegy, podle článku nedávno publikovaného časopisem Nature Physics, v odhalování záhady Schrödingerovy kočky významně pokročil. Pomocí velmi přesných měření a výpočtů kolem stavů jednotlivých fotonů se jim prý povedlo vyloučit populární hypotézu, podle které je polomrtvý/ položivý stav Schrödingerovy kočky pouhým důsledkem nedostatku informací o její skutečné situaci.
Plastika Schrödingerovy kočky v zahradě curyšského domu na Huttenstrasse, kde v letech 1921 až 1926 žil Erwin Schrödinger. Kredit: Koogid, Wikimedia Commons
Plastika Schrödingerovy kočky v zahradě curyšského domu na Huttenstrasse, kde v letech 1921 až 1926 žil Erwin Schrödinger. Kredit: Koogid, Wikimedia Commons

Stejně jako všechny objekty kvantové mechaniky, je i Schrödingerova kočka popsaná kvantovou vlnovou funkcí. Vlnová funkce, mnohým známá v podobě poněkud démonického trojzubce třiadvacátého písmene řecké abecedy, čili „psí“, je sice klíčovým nástrojem k popisu fyzikálních systémů v kvantové mechanice, zároveň ale stále nikdo neví, co je vlastně vlnová funkce zač. Je to jenom projev nedostatků v poznání reálného stavu zkoumaného systému anebo vlnová funkce přímo souvisí s realitou takového systému? A existuje vůbec nějaká objektivní realita?
Donedávna šlo jenom o takové teoretické dohady. Nedávno ale tři teoretičtí kvantoví fyzici z nynějšího Fedrizziho týmu navrhli experimenty, s nimiž je možné tyhle věci testovat.


Podle prvního autora studie Martina Ringbauera, taktéž z Queenslandské univerzity, naznačují výsledky jejich studie, že pokud existuje nějaká objektivní realita, tak ji vlnová funkce popisuje. Jinými slovy, vypadá to, že Schrödingerova kočka je doopravdy polomrtvá/ položivá. Buď je vlnová funkce kompletně reálná, anebo není reálné vůbec nic. A pak že jsou přírodní vědy nudné.


Video: Alessandro Fedrizzi. Kredit: University of Queensland.

Video: Schrodingers Cat Paradox and Multiple Interpretations of the Universe. Kredit: Keith Motes.

Literatura
University of Queensland, Nature Physics online 2. 2. 2015, Wikipedia (Schrödinger"s cat).
Datum: 09.02.2015 03:58

Zábavná matematika a logika pro bystré děti - Fořtík Václav
 
 
cena původní: 149 Kč
cena: 127 Kč
Zábavná matematika a logika pro bystré děti
Fořtík Václav

Diskuze:




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace