Was ist Schrödingers Katze?

'Schrödingers Katze' ist einer dieser Sätze, die im Gespräch immer wieder auftauchen. Für diejenigen, die noch nie Physik studiert oder zumindest Sheldons Erklärung zur Urknalltheorie gehört haben, ist möglicherweise nicht klar, was sie bedeutet. Die kurze Antwort lautet, dass Schrödingers Katze der Name eines berühmten Gedankenexperiments ist, das erstmals vom Physiker Erwin Schrödinger aufgestellt wurde. Die lange Antwort und Quelle einer der wichtigsten Debatten in der Physik laden uns ein, das bizarre Gebiet der Quantenmechanik zu betreten, um vielleicht unsere Annahmen über die Realität zu überdenken.

Wer war Erwin Schrödinger?

Erwin Schrödinger wurde am 12. August 1887 in Wien, der Hauptstadt von Österreich-Ungarn, geboren. Erwins Vater, Rudolph Schrödinger, war Botaniker und Inhaber einer Wachstuchfabrik. Seine Mutter Georgine war die Tochter von Rudolphs Chemieprofessor. Als Einzelkind wuchs Erwin als Lutheraner auf und wurde bis zum Alter von 11 Jahren privat zu Hause erzogen. Erwin zeichnete sich schon in jungen Jahren in Sprache, Mathematik und Physik aus.

Schrödingers Ausbildung

Schrödinger immatrikulierte sich an der Universität Wien und studierte Physik. Er wurde stark beeinflusst von den Physikerkollegen Franz Exner, einem Pionier auf diesem Gebiet, und Fritz Hasenohrl, dem späteren Leiter der Theoretischen Physik. Schrödinger erhielt seinen Ph.D. 1910 wurde er eingezogen und als Artillerieoffizier nach Italien geschickt Annemarie Bertel 1920.

Schrödinger-Gleichung

1921 wurde Schrödinger Professor an der Universität Zürich, und es wurde deutlich, dass er auf dem Gebiet der Atomphysik neue Ideen hatte. Als Antwort auf Theorien, dass die Bewegung von Elektronen innerhalb eines Atoms als Welle beschrieben werden könnte, lieferte Schrödinger mit seiner Wellentheoriegleichung von 1926 den notwendigen mathematischen Beweis. Der Funke der Kreativität soll während einer heißen Affäre mit einem alten Wiener gekommen sein Freundin.

Die Geburt der Quantenmechanik

Schrödingers Gleichung lieferte eine robuste Beschreibung des Verhaltens und der Bewegung von Atomen. Indem man ihre Bewegung einer probabilistischen Welle zuschreibt, könnten Position und Zustand eines Atoms statistisch behandelt werden. Bis zu einer direkten Messung befand sich das Atom in einem Überlagerungszustand. Dies bedeutete nach der Kopenhagener Interpretation, dass er an allen Orten gleichzeitig vorhanden war. Die Schlüsselfrage für Physiker: War die Wellentheorie nur ein bequemes mathematisches Werkzeug oder beschrieb sie etwas physikalisch Reales? Wo war das Atom wirklich?

Ein Pinsel mit Einstein und Nazis

1927 zog Schrödinger mit seiner Frau an die Friedrich-Wilhelm-Universität Berlin. Hier rieb er sich mit Albert Einstein die Ellbogen. Während er dort weiterhin wichtige und innovative Forschungen durchführte, wurde er zunehmend alarmiert durch die zunehmende antisemitische Atmosphäre in Deutschland. Dem Beispiel Einsteins folgend, verließ er 1937 Deutschland und zog nach England, wo er eine Stelle in Oxford antrat. Kurz darauf erhielt er 1933 den Nobelpreis für Physik.

Schrödingers Katze

Trotz seiner Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Wellentheorie war Shrödinger mit ihren Implikationen nie zufrieden. Wie viele Physiker konnte er die Quantenunsicherheit auf atomarer Ebene nicht mit unserer alltäglichen Realitätserfahrung in Einklang bringen. In der Welt, die wir sehen, haben Menschen und Gegenstände einen bestimmten Ort und Zustand, ob wir sie beobachten oder nicht. Um diesen Widerspruch aufzuzeigen, formulierte er ein Gedankenexperiment, bei dem eine Katze in einer versiegelten Kiste, eine radioaktive Substanz und ein Geigerzähler zur Messung des Zerfalls der Substanz involviert waren.

Während einer Stunde würde das radioaktive Material mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % zerfallen und ein einzelnes Atom emittieren. In diesem Fall würde der Geigerzähler dies erkennen und ein Relais aktivieren, das einen Hammer dazu bringen würde, eine Säureflasche zu zertrümmern. Die Säure würde in die Kiste gelangen und die Katze töten. Die Frage war, ist die Katze am Leben oder tot?

Das Paradox von Schrödingers Katze

Aus quantenmechanischer Sicht befindet sich die Katze in einem überlagerten Zustand mit gleicher Wahrscheinlichkeit, entweder tot oder lebendig zu sein. Der Zustand der Katze wird nur festgestellt, wenn er gemessen oder beobachtet wird. Das scheine absurd, schrieb Schrödinger, denn die Katze müsse sicher die eine oder die andere sein, ob ein Betrachter sich entschließt, hinzuschauen oder nicht. Doch genau so schienen sich Atome zu verhalten. Indem er das Schicksal der Katze mit den Fluktuationen der Atomkerne in Verbindung brachte, demonstrierte Shrödinger das zentrale Problem der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik.

Engelszahl Liebe

Bedenken und Bedauern

Unnötig zu erwähnen, dass Shrödinger auf die Frage, was er über die Kopenhagener Interpretation seiner Wellentheorie denkt, sagte: 'Ich mag es nicht und es tut mir leid, dass ich jemals etwas damit zu tun hatte.' Schrödinger diskutierte jahrelang mit seinen Zeitgenossen über den Sinn seines eigenen Experiments.

Hat Schrödinger jemals eine Katze besessen?

Ein populäres Gerücht besagt, dass Schrödinger irgendwann in den 1930er Jahren tatsächlich eine Katze namens Milton in seinem Haus in Oxford besessen haben könnte. Zum Glück gibt es trotz einiger Inspiration für seinen Besitzer keine Beweise dafür, dass SchrInseldingers katze wurde schon mal mit einer säureflasche in eine kiste gesteckt.

Erbe

Schrödinger starb am 4. Januar 1961 in seiner Geburtsstadt Wien. Zum Zeitpunkt seines Todes hatten sowohl er als auch seine theoretische Katze die Wissenschaft der Quantenmechanik unauslöschlich geprägt. Während viele große Köpfe zur Entwicklung der Wellentheorie und des Konzepts der Unbestimmtheit beigetragen haben, wird nur einer für immer als Vater der Quantenmechanik bekannt sein, und das ist Erwin Schrödinger.