Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée sur la physique quantique. Erwin Schrödinger l’a suggérée en 1935, en réaction à l’interprétation de Copenhague de la physique quantique.
Schrödinger a écrit:
On peut même monter des cas tout à fait ridicules. On enferme un chat dans une chambre d’acier, avec le dispositif suivant (qui doit être sécurisé contre toute interférence directe du chat) : dans un compteur Geiger, il y a un minuscule morceau de substance radioactive, si petit, que peut-être au cours d’une heure un seul des atomes se désintègre, mais aussi, avec la même probabilité, peut-être aucun ; si cela se produit, le tube du compteur se décharge et, par l’intermédiaire d’un relais, libère un marteau qui brise un petit flacon d’acide cyanhydrique. Si l’on laisse tout ce système à lui-même pendant une heure, on dira que le chat vit encore si entre-temps aucun atome ne s’est désintégré. La fonction psi de l’ensemble du système l’exprimerait en ayant en elle le chat vivant et le chat mort (pardonnez l’expression) mélangés ou étalés à parts égales.
Il est typique de ces cas qu’une indétermination initialement limitée au domaine atomique se transforme en indétermination macroscopique, qui peut alors être résolue par l’observation directe. Cela nous empêche d’accepter aussi naïvement comme valide un « modèle flou » de représentation de la réalité. En soi, il n’incarnerait rien de flou ou de contradictoire. Il y a une différence entre une photo tremblotante ou floue et un instantané de nuages et de bancs de brouillard.
– Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (La situation actuelle de la mécanique quantique), Naturwissenschaften
(traduit par John D. Trimmer dans Proceedings of the American Philosophical Society)
En termes simples, Schrödinger a déclaré que si vous placez un chat et quelque chose qui pourrait tuer le chat (un atome radioactif) dans une boîte et que vous la scelliez, vous ne sauriez pas si le chat est mort ou vivant jusqu’à ce que vous ouvriez la boîte, de sorte que jusqu’à ce que la boîte soit ouverte, le chat était (en un sens) à la fois « mort et vivant ». Ce principe est utilisé pour représenter le fonctionnement de la théorie scientifique. Personne ne sait si une théorie scientifique est juste ou fausse jusqu’à ce que ladite théorie puisse être testée et prouvée.
La physique peut être divisée en deux types ; la physique classique et la mécanique quantique. La physique classique explique la plupart des interactions physiques, comme pourquoi une balle rebondit lorsqu’elle tombe. Elle peut également être utilisée pour prédire les interactions physiques, comme ce qui va se passer lorsque vous laissez tomber une balle. Cependant, il existe certaines interactions physiques qu’elle n’explique pas ; par exemple, comment la lumière peut être transformée en électricité. La mécanique quantique fournit un moyen pour les physiciens d’expliquer pourquoi ces choses se produisent.
L’interprétation de Copenhague est utilisée pour expliquer ce qui arrive à la plus petite partie d’un atome (une particule subatomique) sans la regarder (l’observer ou la mesurer). Les mathématiques sont utilisées pour montrer la probabilité que quelque chose arrive à la particule. Une particule peut être décrite comme ayant 50% de chances d’être à un endroit à un moment donné, ou 50% de chances d’être à un endroit à un autre moment. Cela peut également être exprimé sous forme de graphique (ou de forme d’onde). C’est très pratique pour faire des calculs de physique quantique.
Cependant, la seule façon d’être sûr à 100% de l’endroit où se trouve une particule, c’est de l’observer. Jusqu’au moment où vous l’observez, l’interprétation de Copenhague dit que la particule est là et n’est pas là. Ce n’est que lorsque vous observez la particule que vous savez si elle est là ou pas là.
Bien que cela ait du sens en physique quantique, cela n’en a pas en physique classique (monde réel).
Schrödinger voulait montrer que cette façon de penser la mécanique quantique conduirait à des situations absurdes. Il a conçu une expérience de pensée.
Un chat est placé dans une pièce qui est séparée du monde extérieur.
Un compteur Geiger qui compte la quantité de désintégration radioactive et un peu d’un élément radioactif sont dans la pièce.
Dans une heure, un des atomes du matériau radioactif pourrait se désintégrer (ou se décomposer parce que le matériau n’est pas stable), ou pas.
Si le matériau se décompose, il libérera une particule atomique, qui frappera le compteur Geiger, qui libérera un gaz toxique, qui tuera le chat.
La question est maintenant : à la fin de l’heure, le chat est-il vivant ou mort ? Schrödinger dit que selon l’interprétation de Copenhague, tant que la porte est fermée, le chat est mort et vivant. Il n’y a aucun moyen de le savoir tant que la porte n’est pas ouverte. Mais en ouvrant la porte, la personne interfère avec l’expérience. La personne et l’expérience doivent être décrites en se référant l’une à l’autre.
En regardant l’expérience, la personne a influencé l’expérience, donc elle peut ne pas nous donner la bonne réponse.