Schrödingers Katze

Bei Schrödingers Katze handelt sich um ein von 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 stellt eine Überlagerung der möglichen Zustände des Systems dar. Erst durch eine (nicht sehr klar definierte) Messung nimmt die Wellenfunktion einen speziellen Zustand an. Beispielsweise kann man durch eine Ortsmessung bestimmen, wo sich das Elektron eines Wasserstoffatoms befindet. Aus der - die vorher das gesamte Orbital des Elektrons beschreibende - Wellenfunktion wurde eine sehr spezifische Funktion, die die Ortseigenschaft des Elektrons beschreibt.

Analog kann man einen instabilen Atomkern als die Überlagerung aller möglichen (d.h. stabilen und zerfallenen) Zustände beschreiben. Erst durch eine Messung wird der Zustand bekannt.

Das Gedankenexperiment

Das Gedankenexperiment wird folgendermaßen aufgebaut: In einem geschlossenen Raum befinde sich ein instabiler Atomkern. Der Zerfall des Atomkerns werde von einem Geigerzähler registriert. Nach der Registrierung 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.

Diese letzte Schlussfolgerung scheint absurd, und hat zu einer Reihe von Interpretationen der Quantenphysik geführt, deren bekannteste die so genannte "Kopenhagener Interpretation" ist.

Fußnote

Trotz oder gerade wegen der Tatsache, dass es recht unnötig erscheint, eine Katze gedanklich zu töten, um ein Theorem der Physik zu veranschaulichen, ist "Schrödinger" ein recht beliebter Katzenname [1]