Grawitacja nie sprzyja kotu Schrödingera

Słynny kot Schrödingera - jednocześnie żywe i martwe zwierzę będące głównym bohaterem myślowego eksperymentu mającego wyjaśniać kwantowy stan superpozycji, od lat spędzał fizykom sen z powiek, a ostatnio zespołowi austriackich naukowców udało się odkryć czemu w otaczającym nas świecie nie widzimy jednocześnie martwych i żywych zwierząt - przez grawitację.

Eksperyment myślowy z kotem opracowany został w roku 1935 przez jednego z twórców mechaniki kwantowej - Austriaka Erwina Schrödingera - który w ten sposób chciał pokazać paradoks jaki pozornie występuje w interpretacji kopenhaskiej opracowanej przez Nielsa Bohra i Wernera Heisenberga, według której (w dużym skrócie) rzeczywistość tkwi w obserwacji, a nie w funkcji falowej. Według niej prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w danym punkcie przestrzeni zależy od jego kwadratu modułu funkcji falowej, a więc jest czysto probabilistyczne czemu sprzeciw wyraził nawet sam Einstein w słynnych słowach "Bóg nie gra w kości ze wszechświatem".

Schrödinger postanowił pokazać nam ten problem w skali makro używając do tego celu kota, który miał być zamknięty w stalowym pudełku. W pudełku tym znajdować miał się także pojemnik z trującym gazem, jeden atom mogący wyemitować jedną cząstkę promieniowania i detektor tego promieniowania, który wykrywając tę cząstkę uruchamia mechanizm uwalniający gaz zabijając tym samym kota. W świecie makro gdy zamkniemy pojemnik i poczekamy chwilę będziemy mieli połowiczną szansę na to, że kot jest żywy i taką samą szansę na to, że jest martwy.

Na poziomie kwantowym światem rządzą jednak inne zasady. Według interpretacji kopenhaskiej do momentu otwarcia pojemnika - a więc dokonania obserwacji i załamania funkcji falowej - kot znajduje się w superpozycji będąc jednocześnie żywym i martwym.

Według najnowszych badań fizyków z Uniwersytetu w Wiedniu nawet jeśli udałoby się nam kompletnie wyizolować takiego kota (lub dowolny inny obiekt) to nadal obrałby on tylko jeden stan - przynajmniej jeśli eksperyment taki będziemy przeprowadzać na Ziemi - wywoła to oddziałująca na ów obiekt grawitacja. Oczywiście pomijając już inne oddziaływania (cieplne, magnetyczne, mechaniczne), które przy obecnym stanie nauki prowadzą do dekoherencji układu kwantowego znacznie wcześniej niż zrobiłaby to grawitacja.

Oznacza to, że gdzieś w bezkresnym wszechświecie może istnieć punkt, w którym kotu udałoby się zachować kwantową koherencję, jednak musiałoby to być miejsce bardzo odosobnione, gdzie grawitacja nie dociera.

Obecnie eksperymentalne sprawdzenie tej teorii, choć jej autorzy twierdzą, że technologia na to może być dostępna za około 10 lat. Eksperymenty dotyczące możliwości istnienia w kwantowym stanie makroskopowych obiektów prawdopodobnie będą musiały zatem odbywać się w przestrzeni kosmicznej.

Źródło: