Schrödingers Katze ist ein Gedankenexperiment zur Quantenphysik. Erwin Schrödinger schlug es 1935 vor, als Reaktion auf die Kopenhagener Deutung der Quantenphysik.
Schrödinger schrieb:
Man kann sogar recht lächerliche Fälle aufstellen. Man sperrt eine Katze in eine Stahlkammer, zusammen mit folgendem Gerät (das gegen direkte Beeinflussung durch die Katze gesichert werden muss): in einem Geigerzähler befindet sich ein winziges Stückchen radioaktiver Substanz, so klein, dass vielleicht im Laufe einer Stunde nur eines der Atome zerfällt, aber auch, mit gleicher Wahrscheinlichkeit, vielleicht gar keines; wenn das geschieht, entlädt sich das Zählrohr und gibt über ein Relais einen Hammer frei, der ein Fläschchen mit Blausäure zerschmettert. Wenn man dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen hat, würde man sagen, dass die Katze noch lebt, wenn in der Zwischenzeit kein Atom zerfallen ist. Die Psi-Funktion des Gesamtsystems würde dies dadurch ausdrücken, dass in ihr die lebende und die tote Katze (verzeihen Sie den Ausdruck) zu gleichen Teilen vermischt oder verschmiert sind.
Es ist typisch für diese Fälle, dass eine ursprünglich auf den atomaren Bereich beschränkte Unbestimmtheit in eine makroskopische Unbestimmtheit umgewandelt wird, die dann durch direkte Beobachtung aufgelöst werden kann. Das hindert uns daran, ein „unscharfes Modell“ zur Darstellung der Wirklichkeit so naiv als gültig zu akzeptieren. In sich selbst würde es nichts Unklares oder Widersprüchliches verkörpern. Es gibt einen Unterschied zwischen einem verwackelten oder unscharfen Foto und einem Schnappschuss von Wolken und Nebelbänken.
– Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik, Naturwissenschaften
(übersetzt von John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society)
Vereinfacht ausgedrückt, erklärte Schrödinger, dass man, wenn man eine Katze und etwas, das die Katze töten könnte (ein radioaktives Atom), in eine Schachtel legt und diese verschließt, nicht weiß, ob die Katze tot oder lebendig ist, bis man die Schachtel öffnet, so dass die Katze bis zum Öffnen der Schachtel (in gewissem Sinne) sowohl „tot als auch lebendig“ ist. Dies wird verwendet, um darzustellen, wie die wissenschaftliche Theorie funktioniert. Niemand weiß, ob eine wissenschaftliche Theorie richtig oder falsch ist, bis sie getestet und bewiesen werden kann.
Die Physik kann in zwei Arten unterteilt werden: die klassische Physik und die Quantenmechanik. Die klassische Physik erklärt die meisten physikalischen Wechselwirkungen, z. B. warum ein Ball aufspringt, wenn er fällt. Sie kann auch verwendet werden, um physikalische Wechselwirkungen vorherzusagen, z. B. was passiert, wenn man einen Ball fallen lässt. Es gibt jedoch einige physikalische Wechselwirkungen, die sie nicht erklären kann, z. B. wie Licht in Elektrizität umgewandelt werden kann. Mit Hilfe der Quantenmechanik können Physiker erklären, warum diese Dinge passieren.
Die Kopenhagener Deutung wird verwendet, um zu erklären, was mit dem kleinsten Teil eines Atoms (einem subatomaren Teilchen) geschieht, ohne es zu betrachten (es zu beobachten oder zu messen). Die Mathematik wird verwendet, um zu zeigen, wie wahrscheinlich es ist, dass etwas mit dem Teilchen geschieht. Ein Teilchen könnte so beschrieben werden, dass es zu 50 % wahrscheinlich ist, dass es sich zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem Ort befindet, oder zu 50 %, dass es sich zu einem anderen Zeitpunkt an einem Ort befindet. Dies kann auch in Form eines Diagramms (oder einer Wellenform) ausgedrückt werden. Das ist sehr praktisch, wenn man quantenphysikalische Berechnungen anstellt.
Doch die einzige Möglichkeit, 100% sicher zu sein, wo sich ein Teilchen befindet, ist, es zu beobachten. Bis zu dem Punkt, an dem man es beobachtet, sagt die Kopenhagener Interpretation, dass das Teilchen da ist und nicht da ist. Erst wenn man das Teilchen beobachtet, weiß man, ob es da ist oder nicht.
Während dies in der Quantenphysik Sinn macht, macht es in der klassischen (realen) Physik keinen Sinn.
Schrödinger wollte zeigen, dass diese Art, über die Quantenmechanik zu denken, zu absurden Situationen führen würde. Er entwarf ein Gedankenexperiment.
Eine Katze wird in einen Raum gesetzt, der von der Außenwelt getrennt ist.
Ein Geigerzähler, der die Menge des radioaktiven Zerfalls zählt, und ein kleines Stück eines radioaktiven Elements befinden sich in dem Raum.
Innerhalb einer Stunde kann eines der Atome des radioaktiven Materials zerfallen (oder zerfallen, weil das Material nicht stabil ist), oder auch nicht.
Wenn das Material zerfällt, wird es ein Atomteilchen freisetzen, das den Geigerzähler trifft, der Giftgas freisetzt, das die Katze tötet.
Die Frage ist nun: Ist die Katze am Ende der Stunde lebendig oder tot? Schrödinger sagt, dass nach der Kopenhagener Interpretation die Katze tot und lebendig ist, solange die Tür geschlossen ist. Es gibt keine Möglichkeit, das herauszufinden, solange die Tür nicht geöffnet wird. Aber durch das Öffnen der Tür greift der Mensch in das Experiment ein. Die Person und das Experiment müssen in Bezug zueinander beschrieben werden.
Durch die Betrachtung des Experiments hat die Person das Experiment beeinflusst, daher kann sie uns nicht die richtige Antwort geben.