Schrödingers Katze

Bei Schrödingers Katze handelt sich um ein vom österreichischen Physiker Erwin Schrödinger vorgeschlagenes Gedankenexperiment, das dazu dienen soll, die Unvollständigkeit der Quantenmechanik zu demonstrieren, wenn man vom Verhalten subatomarer Systeme auf das makroskopischer Systeme schließen will. Ein reales Experiment, das auf dem selben Phänomen beruht, ist die quantenhafte Schwebung.

Hintergrund

Die Quantenmechanik beschreibt ein physikalisches System mittels der Wellenfunktion. Diese Wellenfunktion beschreibt den Zustand des Systems. Bei einer Messung nimmt das System einen der Eigenzustände des Messoperators an. (Im Allgemeinen kann sich der Zustand bei der Messung also ändern.) Erst im Augenblick der Messung entscheidet sich, welchen der Eigenzustände das System annimmt. Den Zustand vor der Messung kann man als Überlagerung (Superposition) aller Eigenzustände auffassen.

Das Gedankenexperiment

Das Gedankenexperiment wird folgendermaßen aufgebaut: In einem geschlossenen Raum befinde sich ein instabiler Atomkern. Der Zerfall des Atomkerns werde von einem Geigerzähler detektiert. Nach der Detektierung werde Giftgas freigesetzt, das eine im Raum befindliche Katze töte.

Nach der Quantentheorie befindet sich der Atomkern zu Beginn des Experiments im Zustand der Überlagerung (noch nicht zerfallen + zerfallen). Demnach sollte, wenn die Quantenphysik auch auf makroskopische Systeme anwendbar ist, sich auch die Katze im Zustand der Überlagerung (lebendig + tot) befinden. Erst beim Öffnen des Raumes (Messung) entscheidet sich, ob man die Katze tot oder lebendig auffindet.

Diese letzte Schlussfolgerung ist paradox, und hat zu einer Reihe von Interpretationen der Quantenphysik geführt, deren bekannteste die so genannte „Kopenhagener Interpretation“ ist. Nach der Theorie der Dekohärenz werden die Katzensuperpositionen (ebenso wie die meisten makroskopischen Superpositionen) aber umgehend mit den Zuständen der Umgebung verschränkt, so dass sie lokal (etwa für die Katze) keine Bedeutung haben können.

Fußnote

Trotz oder gerade wegen der Tatsache, dass es recht unnötig erscheint, eine Katze gedanklich zu töten, um ein Theorem der Physik zu veranschaulichen, gibt es Menschen, die ihre Katzen „Schrödinger“ nennen. [1]