Il gatto di Schrödinger è un famoso esperimento ipotetico progettato per evidenziare un difetto nell'interpretazione di Copenaghen della sovrapposizione applicata alla teoria quantistica.
Questa è una versione in qualche modo semplificata dell'esperimento virtuale:
Un gatto vivente viene posto in una camera d'acciaio insieme a un martello, una fiala di acido cianidrico e una piccolissima quantità di sostanza radioattiva. Se anche un singolo atomo della sostanza radioattiva decade durante il periodo di prova, un meccanismo a relè farà scattare il martello, che a sua volta romperà la fiala di gas velenoso e farà morire il gatto.
Il fisico austriaco vincitore del premio Nobel Erwin Schrödinger creò questo esperimento mentale nel 1935 per sottolineare il paradosso tra ciò che i teorici quantistici ritenevano vero sulla natura e il comportamento della materia a livello microscopico e ciò che la persona media osserva essere vero a livello macroscopico livello con l'occhio umano senza aiuto.
Il ruolo dell'osservatore nella meccanica quantistica
L'interpretazione di Copenhagen della fisica quantistica, che all'epoca era la teoria prevalente, proponeva che gli atomi o i fotoni esistessero in più stati che corrispondono a diversi esiti possibili e le possibilità, chiamate sovrapposizioni, non si impegnano in uno stato definito finché non vengono osservate.
L'esperimento mentale di Schrödinger è stato progettato per mostrare come sarebbe l'interpretazione di Copenhagen se la terminologia matematica utilizzata per spiegare la sovrapposizione nel mondo microscopico fosse sostituita da termini macroscopici che la persona media potrebbe visualizzare e comprendere. Nell'esperimento, l'osservatore non può sapere se un atomo della sostanza è decaduto o meno e, di conseguenza, non sa se la fiala si è rotta e il gatto è stato ucciso.
Secondo la legge quantistica secondo l'interpretazione di Copenaghen, il gatto sarà sia vivo che morto finché qualcuno non guarda nella scatola. Nel gergo della meccanica quantistica, ci si riferisce alla capacità del gatto di essere sia vivo che morto fino a quando non viene osservato indeterminatezza quantistica or il paradosso dell'osservatore. La logica dietro il paradosso dell'osservatore è la comprovata capacità di osservazione di influenzare i risultati.
Schrödinger ha accettato che esista la sovrapposizione; durante la sua vita, gli scienziati sono stati in grado di provare la sua esistenza studiando l'interferenza nelle onde luminose. Schrödinger si è chiesto, tuttavia, quando si verifica effettivamente la risoluzione delle possibilità. Il suo esperimento mentale aveva lo scopo di indurre le persone a chiedersi se fosse logico che l'osservazione fosse il fattore scatenante. Il gatto non sarebbe vivo o morto, anche se non osservato?
Nel corso degli anni, l'analogia del gatto di Schrödinger è stata utilizzata per illustrare teorie emergenti su come funziona la meccanica quantistica. Nell'interpretazione Molti mondi della legge quantistica, ad esempio, il gatto è sia vivo che morto. In questa interpretazione, l'osservatore e il gatto esistono semplicemente in due realtà: una in cui il gatto è morto e l'altra in cui il gatto è vivo.
Ciò che gli scienziati hanno appreso sulla natura della materia a livello microscopico e la sua relazione con ciò che gli esseri umani osservano a livello macroscopico non è stato ancora completamente esplorato. Il ruolo dell'osservatore rimane una questione importante nello studio della fisica quantistica ed è una fonte inesauribile di speculazioni e congetture nell'informatica quantistica e nella cultura pop. Si dice che lo stesso Schrödinger abbia detto, più tardi nella vita, che avrebbe voluto non aver mai incontrato quel gatto.