Il gatto di Schrödinger è un esperimento di pensiero sulla fisica quantistica. Erwin Schrödinger lo suggerì nel 1935, in reazione all’interpretazione di Copenhagen della fisica quantistica.
Schrödinger scrisse:
Si possono anche creare casi abbastanza ridicoli. Un gatto è rinchiuso in una camera d’acciaio, insieme al seguente dispositivo (che deve essere assicurato contro l’interferenza diretta del gatto): in un contatore Geiger, c’è un minuscolo pezzo di sostanza radioattiva, così piccolo, che forse nel corso di un’ora solo uno degli atomi decade, ma anche, con uguale probabilità, forse nessuno; se ciò accade, il tubo del contatore si scarica e attraverso un relè libera un martello che frantuma una piccola fiasca di acido cianidrico. Se si è lasciato tutto questo sistema a se stesso per un’ora, si direbbe che il gatto vive ancora se nel frattempo nessun atomo è decaduto. La funzione psi dell’intero sistema lo esprimerebbe avendo in esso il gatto vivo e quello morto (scusate l’espressione) mescolati o spalmati in parti uguali.
È tipico di questi casi che un’indeterminazione originariamente limitata al dominio atomico si trasformi in indeterminazione macroscopica, che può poi essere risolta dall’osservazione diretta. Questo ci impedisce di accettare così ingenuamente come valido un “modello indistinto” per rappresentare la realtà. Di per sé, non incarnerebbe nulla di poco chiaro o contraddittorio. C’è differenza tra una foto mossa o sfocata e un’istantanea di nuvole e banchi di nebbia.
– Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (La situazione attuale nella meccanica quantistica), Naturwissenschaften
(tradotto da John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society)
In termini semplici, Schrödinger affermò che se si mette un gatto e qualcosa che potrebbe uccidere il gatto (un atomo radioattivo) in una scatola e la si sigilla, non si saprebbe se il gatto è vivo o morto finché non si apre la scatola, così che finché la scatola non viene aperta, il gatto è (in un certo senso) sia “vivo che morto”. Questo è usato per rappresentare come funziona la teoria scientifica. Nessuno sa se una teoria scientifica è giusta o sbagliata finché tale teoria non può essere testata e provata.
La fisica può essere divisa in due tipi: la fisica classica e la meccanica quantistica. La fisica classica spiega la maggior parte delle interazioni fisiche, come il perché una palla rimbalza quando cade. Può anche essere usata per prevedere le interazioni fisiche, come quello che succederà quando si fa cadere una palla. Tuttavia, ci sono alcune interazioni fisiche che non spiega; per esempio, come la luce può essere trasformata in elettricità. La meccanica quantistica fornisce ai fisici un modo per spiegare perché queste cose accadono.
L’interpretazione di Copenhagen è usata per spiegare cosa succede alla più piccola parte di un atomo (una particella sub atomica) senza guardarla (osservarla o misurarla). La matematica è usata per mostrare quanto è probabile che qualcosa accada alla particella. Una particella potrebbe essere descritta come se avesse il 50% di probabilità di essere in un posto in un momento, o il 50% di probabilità di essere in un posto in un altro momento. Questo potrebbe anche essere espresso come un grafico (o forma d’onda). Questo è molto comodo quando si fanno calcoli di fisica quantistica.
Tuttavia l’unico modo per essere sicuri al 100% di dove sia una particella è osservarla. Fino al momento in cui la si osserva, l’Interpretazione di Copenhagen dice che la particella è lì e non è lì. È solo quando si osserva la particella che si sa se c’è o non c’è.
Mentre questo ha senso nella fisica quantistica, non ha senso nella fisica classica (mondo reale).
Schrödinger voleva dimostrare che questo modo di pensare alla meccanica quantistica avrebbe portato a situazioni assurde. Ha progettato un esperimento di pensiero.
Un gatto viene messo in una stanza separata dal mondo esterno.
Un contatore Geiger che conta la quantità di decadimento radioattivo e un po’ di un elemento radioattivo sono nella stanza.
In un’ora, uno degli atomi del materiale radioattivo potrebbe decadere (o rompersi perché il materiale non è stabile), oppure no.
Se il materiale si rompe, rilascerà una particella atomica, che colpirà il contatore geiger, che rilascerà gas velenoso, che ucciderà il gatto.
La domanda ora è: alla fine dell’ora, il gatto è vivo o morto? Schrödinger dice che secondo l’Interpretazione di Copenhagen, finché la porta è chiusa, il gatto è vivo o morto. Non c’è modo di saperlo finché la porta non viene aperta. Ma aprendo la porta, la persona sta interferendo con l’esperimento. La persona e l’esperimento devono essere descritti in riferimento l’uno all’altro.
Guardando l’esperimento la persona ha influenzato l’esperimento, quindi potrebbe non darci la risposta corretta.