Παρασκευή, 31 Αυγούστου 2018

Το παράδοξο της γάτας του Σρέντιγκερ

Η Κβαντική Φυσική αποτελεί έναν από τους πλέον δυσνόητους επιστημονικούς τομείς, καθώς επεκτείνει τα όρια της πέρα από την κοινή λογική και την πραγματικότητα που ένας άνθρωπος μπορεί να αντιληφθεί, με κύριο αντικείμενο τις κινήσεις των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων.

Σύμφωνα με τις βασικές αρχές της κβαντομηχανικής οι ακριβείς θέσεις των υποατομικών σωματιδίων (πχ νετρονίων, ηλεκτρονίων) μπορούν να υπολογιστούν μόνο βάση πιθανοτήτων. Τα σωματίδια βρίσκονται ταυτόχρονα σε όλες τις θέσεις που θα μπορούσαν να βρεθούν. Πιο συγκεκριμένα, μελετώντας τα σωματίδια συμπεραίνουμε πως σε διαφορετικές παρατηρήσεις το καθένα από αυτά βρίσκεται σε διαφορετική θέση, και η θέση αυτή δεν μπορεί να υπολογιστεί, καθώς είναι εντελώς τυχαία. Το μόνο που μπορούμε να υπολογίσουμε είναι οι πιθανότητες να βρίσκεται σε αυτήν. Η θέση του σωματιδίου, επομένως, υπολογίζεται ως το άθροισμα των θέσεων στις οποίες θα μπορούσε να βρίσκεται. Αυτή η πιο γενικευμένη κατάσταση ονομάζεται υπέρθεση. Η υπέρθεση καταρρέει όταν παρατηρηθεί η ακριβής θέση του σωματιδίου. 




ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ΣΡΕΝΤΙΓΚΕΡ

Ο φυσικός Έρβιν Σρέντιγκερ, με πλούσιο έργο στην Κβαντομηχανική και Νόμπελ Φυσικής το 1933 «για την ανακάλυψη νέων, παραγωγικών μορφών της ατομικής θεωρίας», το 1935 δημιούργησε ένα πείραμα θεωρητικής φύσεως, χωρίς να εκτελεστεί στην πραγματικότητα.

Στο νοητικό αυτό πείραμα, μια γάτα κλειδώνεται σε ένα ατσάλινο κουτί, μέσα στο οποίο υπάρχει ένας ανιχνευτής ακτινοβολίας με μια πολύ μικρή ποσότητας ραδιενεργής ουσίας, ένας διακόπτης συνδεδεμένος και ικανός να απελευθερώσει ένα σφυρί και μια φιάλη με υδροκυάνιο. Στην μία ώρα που παραμένει η γάτα μέσα στο κουτί υπάρχει 50% πιθανότητα ένα από τα άτομα της ραδιενεργής ουσίας να διασπαστεί, ο μετρητής να ενεργοποιήσει τον διακόπτη, ο διακόπτης να απελευθερώσει το σφυρί, το σφυρί να σπάσει την φιάλη και το υδροκυάνιο που περιέχεται να σκοτώσει την γάτα. Παράλληλα υπάρχει 50% πιθανότητα τα άτομα της ραδιενεργής ουσίας να μην διασπαστούν, να μην ενεργοποιηθεί κανένας από τους μηχανισμούς που περιέχει το κουτί και η γάτα να παραμείνει ζωντανή. 

Όσο το κουτί είναι κλειστό και η γάτα δεν παρατηρείται είναι ταυτόχρονα και νεκρή και ζωντανή, όχι είτε νεκρή είτε ζωντανή. 

Όταν ανοίξει ο παρατηρητής το κουτί βλέπει την γάτα νεκρή ή ζωντανή, κάνοντας την υπέρθεση να καταρρεύσει ακαριαία. Ένα επιπλέον ερώτημα που γεννάται είναι, αν για παράδειγμα ο παρατηρητής βρει την γάτα ζωντανή, η γάτα είναι ζωντανή ή ο παρατηρητής δεν μπορεί να αντιληφθεί την κατάσταση που η γάτα είναι νεκρή; Σε αυτό στηρίζεται η Θεωρία των Πολλών Κόσμων, όπου η γάτα σε ένα σύμπαν είναι ζωντανή και σε ένα άλλο νεκρή. 




Όπως προαναφέρθηκε, η Κβαντική φυσική ασχολείται με τα μικρότερα σωματίδια ύλης, το πολύ ενδιαφέρον στοιχείο στο πείραμα του Σρέντιγκερ είναι ότι μετέφερε του ίδιους φυσικούς μηχανισμούς σε μεγαλύτερα σώματα, όπως η γάτα. Αν δεχτούμε ότι ισχύει το τυχαίο στην θέση των υποατομικών σωματιδίων, δεν θα πρέπει να αποκλείσουμε την αντιστοιχία στα μεγαλύτερα αντικείμενα, καθώς η ύλη αποτελείται από σωματίδια, ενώ η ευκολότερη παρατήρηση στα μεγαλύτερα αντικείμενα, τα κάνει να καταλαμβάνουν μόνο μια θέση. 

Σίγουρα ότι παρεκκλίνει σε αυτό το βαθμό από την κοινή λογική δεν είναι εύκολο να το δεχτούμε σαν πραγματικότητα, ωστόσο δεν θα πρέπει να ξεχνάμε πως πολλά από αυτά που γνωρίζουμε αποδεδειγμένα σήμερα για τον κόσμο κάποτε ήταν επίσης πολύ μακριά από την κοινή λογική. Η επιστήμη έχει πολλές εκπλήξεις ακόμα να μας προσφέρει.


Σου άρεσε το άρθρο που διάβασες; Κάνε Like και Share!