Schrödingerova kočka

Schrödingerova kočka je fyzikální myšlenkový experiment, který ilustruje paradox kvantové superpozice dvou stavů na příkladu kočky, která by měla být současně živá i mrtvá. Rakouský fyzik Erwin Schrödinger jej formuloval roku 1935, aby poukázal na problémy tzv. kodaňské interpretace kvantové mechaniky a na vlastnosti mikroskopických fyzikálních částic, které jsou nesmyslné při přenesení na objekty známé z běžného života. Experiment přibližuje „selským rozumem“ obtížně pochopitelné kvantové jevy, včetně toho, že superpozice zaniká realizací jednoho z obou stavů v důsledku měření, které v případě kočky proběhne otevřením krabice, ve které je kočka umístěna.

Popis experimentu

Představme si kočku neprodyšně uzavřenou v neprůhledné krabici. V krabici je také umístěn přístroj obsahující radioaktivní nuklid a nádoba s jedovatým plynem. Pokud přístroj detekuje rozpad nuklidu, uvolní plyn, který otráví kočku. Pokus je navržen tak, že po jedné hodině je 50% pravděpodobnost, že se nuklid rozložil a uvolnil se smrtelný plyn.

Podle principů kvantové mechaniky se nuklid, který není pozorován, nachází v superpozici stavu „rozloženého nuklidu“ a stavu „nerozloženého nuklidu“ (existuje v obou stavech zároveň). Z toho vyplývá, že i celá soustava by se měla nacházet v superpozici stavů rozpadlý nuklid, mrtvá kočka a nerozpadlý nuklid, živá kočka. Avšak pokud krabici otevřeme a podíváme se do ní, uvidíme pouze jeden z těchto stavů – buď živou kočku, nebo mrtvou kočku.

Interpretace experimentu

Otázkou proto zůstává, kdy soustava přestává existovat jako superpozice stavů a stává se z nich pouze jediný. Účelem experimentu je ukázat, že teorie kvantové mechaniky není kompletní bez zákonů, které popisují stav, kdy vlnová funkce kolabuje a kočka zemře, nebo zůstane naživu, namísto obou těchto stavů.

Schrödinger samozřejmě nikdy nezamýšlel tento pokus praktikovat, aby zjistil, zda se kočka opravdu nachází v tomto polomrtvém/položivém stavu. Namísto toho konstatoval, že teorie kvantové mechaniky je nekompletní a neodpovídá skutečnosti v tomto znění. Kočka musí být buď živá, nebo mrtvá (neexistuje žádný stav mezi životem a smrtí) a stejné pravidlo (dovozuje Schrödinger) musí platit i pro nuklid. Musí být buď rozložený, nebo ne.

Mohli bychom tento paradox dále prohlubovat. Schrödinger se jde podívat do laboratoře, zdali je kočka živá, nebo mrtvá. Z hlediska jeho kolegů se teď Schrödinger nachází v superpozici dvou stavů – ví, že je kočka naživu, a ví, že je mrtvá, avšak pro kolegy kočka zůstává nadále mrtvá i živá. Vlnová funkce popisující tento stav kolabuje až ve chvíli, když Schrödinger vyjde z laboratoře a oznámí výsledek experimentu kolegům. Ovšem z hlediska lidí mimo budovu výzkumného ústavu by se měli všichni v budově nacházet v superpozici dvou stavů – vědí, že kočka přežila, a vědí, že je mrtvá, a tedy z vnějšího pohledu je kočka stále zároveň živá i mrtvá.

Publikace

Původní článek s titulkem Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (Současná situace v kvantové mechanice) se objevil v roce 1935 v německém časopise Naturwissenschaften (Přírodní vědy). Původně byl odpovědí na článek o EPR paradoxu publikovaný Einsteinem, Podolským a Rosenem ve stejném roce.

Odkazy v kultuře

Terry Pratchett a jeho teorie Schrödingerovy kočky (kniha Nefalšovaná kočka). Zdůrazňuje, že jde pouze o myšlenkový experiment, který realizovat nelze – kdyby totiž vědci krabici ve skutečnosti otevřeli, našli by ji prázdnou, protože by kočka dávno uprchla.
Schrödingerův myšlenkový experiment je také popsán v divadelní hře Schrödingerova kočka pardubického Divadla Tří.
Pojem Schrödingerův kocour používá ve své knize Poslední hlídka ruský spisovatel Sergej Lukjaněnko pro označení magického předmětu, který má formu kožešinového límce; umístí se kolem krku oběti a pokud se tato pokusí použít magii, zatne do ní drápy.
Schrödingerovu kočku také zmiňuje Michio Kaku ve své knize Paralelní světy.
O Schrödingerově kočce se zmiňují v seriálu Teorie velkého třesku. V jednom z dílů vysvětluje Penny scestnou verzi svému novému příteli během cesty po schodech. V 17. dílu první řady Sheldon vysvětluje, že rande se může povést i nemusí, jako tahle kočka.
O Schrödingerově kočce se zmiňují v knize Holistická detektivní kancelář Dirka Gentlyho Douglase Adamse.
O Schrödingerově kočce je zmínka ve filmech A Serious Man a Repo Men.
Schrödingerova kočka je také zmíněna v knize Šifra samotného Boha, jejímž autorem je José Rodrigues Dos Santos.
Princip Schrödingerovy kočky je volně zmíněn v 7. epizodě amerického sci-fi seriálu Flash Forward, který pojednává o svobodné vůli a možnosti ovlivnit budoucnost (spor determinismu s teorií volby).
O Schrödingerově kočce je zmínka v knize Sebastiana Faulkse Případ Engleby.
Schrödingerovi a jeho kočce je věnována jedna bajka v knížce Markéty Baňkové Straka v říši entropie.
Schrödingerova kočka byla parodována jedním z dílů seriálu Futurama, kdy Fry jako policista vyslýchá doktora Schrödingera, ptá se jej, co je v té krabici, kterou veze, a vyžaduje, aby prozradil, jestli jde o živou, nebo o mrtvou kočku.
V CERNu se nachází Schrödingerova ulice, která je obousměrná, avšak o šíři pouze jednoho pruhu.
Schrödingerova kočka je zmíněna také ve hře Portal 2 od herního studia Valve.
Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Jede Schrödinger a Einstein autem a srazí kočku. Einstein se chce jít podívat, zda kočka přežila. Schrödinger ho zastaví se slovy „Neblázni, chceš ji zabít?“
Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Policajti zastaví auto a po kontrole říkají: „Pane řidiči, víte, že vezete v krabici mrtvou kočku?“ „Hmm, tak teď už to vím – vám teda pěkně děkuju,“ odpovídá Schrödinger.
Schrödingerova kočka je podstatou vtipu: Říká paní Schrödingerová manželovi: „Proboha Erwine, co jsi dělal s tou kočkou, vždyť je napůl mrtvá!“
Schrödingerova kočka je podstatou kresleného vtipu amerického kreslíře Benjamina Schwartze, kdy lékařka říká čekajícímu pánovi: „A co se týče vaší kočky, pane Schödingere – mám pro vás dobrou a špatnou zprávu...“
„Vánoce byly u Schrödingerů nejrozpačitější období roku. Pod stromečkem dlouho ležela hromada dárků, které se všichni báli otevřít.“
Devatenácté vydání linux Fedora vyšlo s názvem Schrödinger's Cat.
Schrödingerova kočka se nachází rovněž jakožto easter egg ve hře Bioshock2. V úrovni Dionysus Park (část Imago Fine Arts) lze po rozmrazení ledových ploch nalézt zmrzlou kočku, která je pojmenována Schrödinger.
Ve vizuální novele Umineko no naku koro ni ve třetím díle použije Battler Schrödingerovu kočku v boji proti čarodějnici Beatrice, aby popřel existenci magie.
V anime Hellsing je postava chlapce s kočičíma ušima pojmenovaná po Schrödingerovi. Ten má schopnost „být všude a nikde“.
O Schrödingerově kočce je zmínka ve hře Far Cry 4.
O Schrödingerově kočce je zmínka i v seriálu Sběratelé kostí (epizoda The Corpse At The Convention), kdy se Kůstka chystá na svou přednášku a snaží se Bootha přesvědčit, že vtip, který hodlá říci na začátku proslovu, je opravdu vtipný ve světě vědců. (Vtip: Schrödingera zastavi policista za rychlou jízdu a ptá se, co má v kufru. Schrödinger odpoví, že kočku. Policista: „Vždyť je ta kočka mrtvá“. Schrödinger: „Teď už ano“.)
Schrödingerova kočka je zmíněna v seriálu Stargate SG-1 v epizodě 01x17 Enigma. Carterová daruje kočku toho jména jednomu z mimozemských uprchlíků, který následně tvrdí, že kvantová fyzika je omyl.
Dále je zmíněna ve hře Witcher 3, kde lze najít dopis polemizující o tom, jestli zaklínač Schrödinger ze školy kočky žije, nebo ne.
Zmíněna je také ve hře Counter-Strike: Global Offensive v kanceláři na mapě Nuke. Na nástěnce je nakreslená kočka v krabici s popiskem – Still here, Erwin (Stále jsem tady, Erwine).
Zmíněna ve sci-fi sáze Hyperion (díly Endymion a Vzestup Endymionu) od Dana Simmonse. Schrödingerova krabice je zde celou smrti, která putuje vesmírem, a jejíž obyvatel – vězeň – neví, kdy ho čeká smrt plynem a zároveň je nucen čekat ji stále.
Objevuje se ve hře Final Fantasy XIII-2 jako monstrum připomínající kočku sedící v nádobě. Monstrum je pojmenováno Schrödinger.
V anime Inou Battle wa Nichijou-kei no Naka de je hlavní postava posedlá Schrödingerovou kočkou. Díky tomu ji zmiňuje v každém díle.
Schrödingerovy kočky se také objevily v animovaném seriálu Rick and Morty, v prvním díle druhé série Rickle in time, kde poletovaly okolo Rickovy garáže.
Schrödingerova kočka je zmíněna i v jednom z dílů série Assassin's Creed s podtitulem Origins.
Zmíněna je v knížce Will Grayson, Will Grayson, je podle ní pojmenována kapela (Možná mrtvý kočky).
Silicon Valley: 9. díl 2. série
Schrödingerova kočka je zmíněna i v seriálu Lovci zločinců postavou Root.
Schrödingerova kočka je také zmíněna v anime Seishun buta yarou wa Bunny Girl senpai no yume o minai, kde funguje jako důležitý prvek děje.
Britská hudební kapela Tears For Fears na svém albu Saturnine Martial & Lunatic (1996) má píseň nazvanou „Schrodinger's Cat“. V textu se objevuje přirovnání k „příšeře v nitru člověka, co může být mrtvá, ale umí se i probudit“, podobně jako Schrödingerova kočka.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Schrödingerova kočka na Wikimedia Commons
Téma Schrödingerova kočka ve Wikicitátech
Erwin Schrödinger: Současná situace v kvantové mechanice (překlad do angličtiny) Archivováno 13. 11. 2010 na Wayback Machine.
Seminář FJFI, zima 1999