Schrödinger’s cat is een gedachte-experiment over kwantumfysica. Erwin Schrödinger stelde het voor in 1935, als reactie op de Kopenhagen interpretatie van de kwantumfysica.
Schrödinger schreef:
Men kan zelfs tamelijk belachelijke gevallen opzetten. Een kat wordt opgesloten in een stalen kamer, samen met het volgende apparaat (dat moet worden beveiligd tegen directe storing door de kat): in een geigerteller bevindt zich een minuscuul beetje radioactieve stof, zo klein, dat misschien in de loop van een uur slechts één van de atomen vervalt, maar ook, met even grote waarschijnlijkheid, misschien geen enkel; als dit gebeurt, ontlaadt de tellerbuis en laat via een relais een hamer los die een klein flesje blauwzuur doet verbrijzelen. Als men dit hele systeem een uur lang aan zichzelf heeft overgelaten, zou men zeggen dat de kat nog leeft als intussen geen atoom is vergaan. De psi-functie van het gehele systeem zou dit tot uitdrukking brengen door daarin de levende en dode kat (pardon de uitdrukking) in gelijke delen gemengd of uitgesmeerd te hebben.
Het is typisch voor deze gevallen dat een onbepaaldheid die oorspronkelijk beperkt was tot het atomaire domein overgaat in een macroscopische onbepaaldheid, die dan door directe waarneming kan worden opgelost. Dat belet ons om zo naïef een “vaag model” voor de weergave van de werkelijkheid als geldig te aanvaarden. Op zichzelf zou het niets onduidelijks of tegenstrijdigs belichamen. Er is een verschil tussen een wankele of onscherpe foto en een momentopname van wolken en mistbanken.
– Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (De huidige situatie in de kwantummechanica), Naturwissenschaften
(vertaald door John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society)
In eenvoudige bewoordingen stelde Schrödinger dat als je een kat en iets dat de kat zou kunnen doden (een radioactief atoom) in een doos stopte en deze verzegelde, je niet zou weten of de kat dood of levend was totdat je de doos opende, zodat totdat de doos werd geopend, de kat (in zekere zin) zowel “dood als levend” was. Dit wordt gebruikt om weer te geven hoe wetenschappelijke theorie werkt. Niemand weet of een wetenschappelijke theorie goed of fout is, totdat die theorie getest en bewezen kan worden.
Fysica kan in twee soorten worden verdeeld; klassieke fysica en kwantummechanica. De klassieke natuurkunde verklaart de meeste fysische interacties, zoals waarom een bal stuitert als hij valt. Ze kan ook worden gebruikt om fysische interacties te voorspellen, zoals wat er zal gebeuren als je een bal laat vallen. Er zijn echter enkele fysische interacties die zij niet verklaart; bijvoorbeeld hoe licht in elektriciteit kan worden omgezet. De kwantummechanica biedt natuurkundigen een manier om te verklaren waarom deze dingen gebeuren.
De interpretatie van Kopenhagen wordt gebruikt om te verklaren wat er gebeurt met het kleinste deeltje van een atoom (een subatomair deeltje) zonder ernaar te kijken (het waar te nemen of te meten). Wiskunde wordt gebruikt om aan te tonen hoe groot de kans is dat iets met het deeltje gebeurt. Een deeltje kan worden beschreven als 50% waarschijnlijk om op het ene moment op de ene plaats te zijn, of 50% waarschijnlijk om op een ander moment op de ene plaats te zijn. Dit kan ook worden uitgedrukt als een grafiek (of golfvorm). Dit is erg handig bij het maken van kwantumfysische berekeningen.
De enige manier om 100% zeker te weten waar een deeltje zich bevindt, is het waar te nemen. Tot op het moment dat je het waarneemt, zegt de Kopenhagen Interpretatie dat het deeltje er is en er niet is. Pas als je het deeltje waarneemt, weet je of het er is of niet.
Terwijl dit logisch is in de kwantumfysica, is het niet logisch in de klassieke (echte wereld) fysica.
Schrödinger wilde aantonen dat deze manier van denken over de kwantummechanica tot absurde situaties zou leiden. Hij ontwierp een gedachte-experiment.
Een kat wordt in een kamer geplaatst die van de buitenwereld is afgescheiden.
Een geigerteller die de hoeveelheid radioactief verval telt en een beetje van een radioactief element bevinden zich in de kamer.
Een van de atomen van het radioactieve materiaal kan binnen een uur vervallen (of afbreken omdat het materiaal niet stabiel is), of niet.
Als het materiaal vergaat, komt er een atomair deeltje vrij, dat de geigerteller raakt, waardoor gifgas vrijkomt, dat de kat doodt.
De vraag is nu: leeft de kat aan het eind van het uur of is hij dood? Schrödinger zegt dat volgens de Kopenhagen Interpretatie, zolang de deur gesloten is, de kat dood en levend is. Er is geen manier om dat te weten totdat de deur wordt geopend. Maar door de deur te openen, bemoeit de persoon zich met het experiment. De persoon en het experiment moeten beschreven worden met verwijzing naar elkaar.
Door naar het experiment te kijken, heeft de persoon het experiment beïnvloed, daarom geeft het ons misschien niet het juiste antwoord.