Schrödingerova kočka: i po 77 letech živá/mrtvá

20. 12. 2011 00:00

Pokud bychom se rozhodli udělat anketu na téma „který vědecký termín nejvíce zlidověl v současné populární kultuře", byla by Schrödingerova kočka velmi žhavým kandidátem. Odkazy na tento myšlenkový experiment lze najít třeba v knize Nefalšovaná kočka oblíbeného fantasy autora Terryho Pratchetta, pojem Schrödingerův kocour používá ve svém sci-fi románu Poslední hlídka ruský spisovatel Sergej Lukjaněnko pro označení magického předmětu, který má formu kožešinového límce, o Schrödingerově kočce padne zmínka i v Holistické detektivní kanceláři Dirka Gentlyho od slavného Angličana Douglase Adamse. Schrödingerově kočce je věnována zábavná polemika o potenciální úspěšnosti rande-vous v populárním americkém sitkomu Teorie velkého třesku, motiv v aktuálním sci-fi thrilleru Repo, a ovšem i několik scén v nejlepším filmu tohoto roku: v Seriózním muži bratří Coenů, v němž se neodolatelně snoubí svět židovských tradic a západní popmusic s abstraktním světem matematických paradoxů a kvantové fyziky.

A o co že tedy vlastně jde? V listopadu roku 1935, tedy téměř před osmdesáti lety, publikoval teoretický fyzik Erwin Schrödinger práci o třech částích nazvanou Současná situace v kvantové mechanice, v níž se poprvé objevil paradox Schrödingerovy kočky. Jak připomíná Stephen Hawking, dnes by si nikdo nedovolil navrhnout tento pokus ani jako myšlenkový, ovšem ve Schrödingerových časech nebyla ještě ochrana zvířat na dnešní úrovni. Zkrátka: představme si kočku v neprodyšně uzavřené, neprůhledné krabici, která dále obsahuje radioaktivní látku, detektor zaznamenávající přítomnost radioaktivních částic a konečně skleněnou láhev s jedovatým plynem. Aparatura v krabici je sestavena tak, aby byla právě padesáti procentní šance, že detektor zaznamená částici. Pokud se tak stane, láhev s plynem se rozbije a kočka uhyne; pokud ne, kočka zůstává naživu. Radioaktivní rozpad ale nelze předpovědět ani statisticky, je zcela náhodný. A tak pokud chceme zjistit výsledek pokusu, musíme krabici otevřít a podívat se dovnitř. Před otevřením schránky je však kvantový stav kočky směsí stavu mrtvé kočky a stavu živé kočky. Podle kvantové mechaniky je třeba se na realitu dívat tak, že objekt nemá jedinou historii, ale různě pravděpodobné historie. Ve většině případů se pravděpodobnosti určité skupiny historií vzájemně zruší, ale v některých případech se naopak pravděpodobnosti některých sousedních historií zesilují. V případě Schrödingerovy kočky jsou dvě historie, které jsou zesíleny. V jedné historii je kočka mrtvá, ve druhé živá. Podle kvantové teorie mohou obě historie existovat paralelně vedle sebe. Na tomto případě je typické, že neurčitost původně omezená na atomovou úroveň je přenesena na makroskopickou úroveň, kde ji lze řešit přímým pozorováním. Víme (alespoň většina z nás), že kočka ve schránce může být buď mrtvá nebo živá, ale nemůže být v nějakém přechodném stavu mezi těmito možnostmi. Schrödingerova kočka je tudíž jednoduchým a elegantním příkladem problému měření v kvantové mechanice.

Sám Schrödinger poté co zjistil, že zavedení vlnové teorie do kvantového světa není žádným zjednodušením, ba naopak, prohlásil: "Celé se mi to nelíbí a lituji, že jsem s tím vůbec kdy měl něco společného." Závěrem tedy nezbývá, než si pro odlehčení ocitovat jeden vědecký kameňák, oblíbený pochopitelně především mezi příznivci kvantové fyziky: Přijde Schrödingerova kočka do baru... a nepřijde.