Percubaan pemikiran yang dikenali sebagai kucing Schrödinger adalah salah satu konsep yang paling terkenal, dan disalahpahami, dalam mekanik kuantum. Dengan berfikir secara mendalam tentangnya, para penyelidik telah mendapat gambaran yang mendalam tentang realiti fizikal.
Siapa yang datang dengan kucing Schrödinger?
Ahli fizik Austria, Erwin Schrödinger, yang membantu menemui disiplin mekanik kuantum, mula-mula memikirkan teka-teki kucingnya pada tahun 1935 sebagai ulasan tentang masalah yang asalnya ditimbulkan oleh lumen Albert Einstein, menurut satu artikel dalam majalah Quanta.
Semasa membangunkan pemahaman baru mereka mengenai dunia subatom, kebanyakan rakan sekerja Einstein dan Schrödinger sedar bahawa entiti kuantum menunjukkan tingkah laku yang sangat ganjil. Ahli fizik Denmark Niels Bohr memperjuangkan pemahaman bahawa zarah seperti elektron tidak mempunyai sifat yang jelas sehingga mereka diukur. Sebelum itu, zarah-zarah wujud dalam apa yang dikenali sebagai superposisi negeri, dengan contoh, peluang 50% berorientasikan "naik" dan peluang 50% berorientasikan "turun."
Einstein, khususnya, tidak menyukai penjelasan ini secara tidak langsung. Dia ingin tahu bagaimana sebenarnya, alam semesta tahu bahawa seseorang sedang mengukur sesuatu. Schrödinger menonjolkan keabadian ini dengan kucing konseptualnya yang terkenal.
Katakan seseorang membina alat pelik yang aneh, Schrödinger menulis dalam kertas 1935 yang disebut "Situasi Semasa dalam Mekanik Kuantum." Alat ini terdiri daripada kotak dengan botol sianida yang dimeteraikan, di atas yang digantung tukul yang dilampirkan ke kaunter Geiger yang bertujuan untuk seketul kecil uranium radioaktif yang sedikit. Di dalam kotak, terdapat juga kucing (dan ingat, ini adalah percubaan pemikiran yang tidak pernah dijalankan).
Kotak tersebut dimeteraikan, dan percubaan dibiarkan untuk dijalankan untuk beberapa waktu tertentu, mungkin satu jam. Pada masa itu, uranium, yang zarah-zarahnya mematuhi undang-undang mekanik kuantum, mempunyai peluang untuk memancarkan sinaran yang kemudiannya akan diambil oleh kaunter Geiger, yang seterusnya akan melepaskan tukul dan menghancurkan vial, membunuh kucing oleh keracunan sianida.
Menurut orang seperti Bohr, sehingga kotak dibuka dan status kucing itu "diukur," ia akan kekal dalam tindihan yang kedua-duanya hidup dan mati. Orang-orang seperti Einstein dan Schrödinger menolak kemungkinan ini, yang tidak sesuai dengan segala pengalaman biasa yang kita berikan kepada kami - kucing sama ada hidup atau mati, tidak pada masa yang sama.
"Fizik uantum tidak mempunyai komponen penting, sebuah kisah tentang bagaimana ia berbaris dengan benda-benda di dunia," tulis wartawan sains Adam Becker dalam bukunya "What Is Real?" (Buku Asas, 2018). "Bagaimanakah jumlah atom yang fenomenal, yang dikuasai oleh fizik kuantum, menimbulkan dunia yang kita lihat di sekeliling kita?"
Adakah kucing Schrödinger sebenar?
Kucing Schrödinger memotong ke tengah-tengah apa yang aneh tentang tafsiran Bohr mengenai realiti: kekurangan garis pemisah yang jelas antara kuantum dan alam sehari-hari. Walaupun kebanyakan orang berpendapat bahawa ia menyediakan contoh untuk menyokong zarah-zarah yang tidak mempunyai sifat yang jelas sehingga mereka diukur, niat asal Schrödinger adalah sebaliknya - untuk menunjukkan bahawa idea sedemikian tidak masuk akal. Walau bagaimanapun, selama beberapa dekad, ahli fizik tidak mengendahkan masalah ini, beralih kepada kekacauan lain.
Tetapi bermula pada tahun 1970-an, penyelidik dapat menunjukkan bahawa zarah kuantum boleh diwujudkan di negeri-negeri yang sentiasa sepadan dengan satu sama lain - jadi jika seseorang menunjukkan orientasi "naik", yang lain akan "turun" - suatu fenomena yang disebut Schrödinger entanglement . Kerja sedemikian telah digunakan untuk menyokong bidang pengkomputeran kuantum yang baru muncul, yang menjanjikan menghasilkan mesin pengiraan yang jauh lebih cepat daripada teknologi semasa.
Pada tahun 2010, ahli fizik juga berjaya membuat versi dunia kucing Schrödinger, walaupun dengan cara yang tidak melibatkan felicide (aka, pembunuhan kucing). University of California, Santa Barbara, saintis membina resonator, pada dasarnya garpu penalaan kecil, saiz piksel pada skrin komputer. Mereka meletakkannya sebagai superposisi di mana ia sama-sama berayun dan tidak berayun pada masa yang sama, menunjukkan bahawa objek yang agak besar boleh menduduki negeri kuantum yang pelik.
Eksperimen yang lebih baru-baru ini telah meletakkan kumpulan sehingga 2,000 atom di dua tempat yang berlainan pada masa yang sama, lagi memburukkan garis pemisah antara mikroskopik dan makroskopik. Pada tahun 2019, para penyelidik di University of Glasgow juga berjaya mengambil gambar foton terikat menggunakan kamera khas yang merapatkan gambar setiap kali seorang foton muncul dengan pasangannya yang tersangkut.
Walaupun ahli fizik dan ahli falsafah masih belum bersetuju tentang cara berfikir tentang dunia kuantum, pandangan Schrödinger telah menghasilkan banyak saluran penyelidikan yang bermanfaat dan berkemungkinan akan berterusan untuk masa hadapan.
