Ervin Šredinger i najpoznatija mačka

Na današnji dan, 12. avgusta 1887. godine, rođen je Ervin Šredinger jedan od najznačajnijih fizičara i osnivača kvantne mehanike.

Rođen je u Beču, kao sin jedinac u porodici dobro obrazovanih roditelja. Obrazovanje je počeo u kući, gde je do 11. godine učio od svog oca i privatnog učitelja. Nakon toga učenje nastavlja u školi a kasnije upisuje Bečki univerzitet.

Na ovom univerzitetu diplomirao je fiziku i ostao je tu do Prvog svetskog rata. Tokom rata borio se na italijanskom frontu, kao artiljeriski oficir. Nakon rata vraća se u Beč, gde se oženio 1921. godine, a kasnije je dobio poziciju teorijskog fizičara na univerzitetu u Cirihu. Šest godina koje je proveo na ovom univerzitetu (1921-1927) bile su najproduktivnije u njegovoj karijeri. Godine 1927. odlazi na Berlinski univerzitet da zameni Maksa Planka. Na ovom univerzitetu ostao je do dolaska nacista 1933. godine, kad odlazi na Oksford. Iste godine podelio je Nobelovu nagradu za fiziku sa Polom Dirakom.

Pet godina kasnije vraća se za Austriju, ali nakon što je Austrija pripojena nacističkoj Nemačkoj odlazi za Dablin gde se bavio filozofijom fizike. U Beč se vraća 1960. godine, gde je umro 4. januara 1961. godine.

Google obeležio 126. rođendan E. Šredingera

Ervin Šredinger je najveći doprinos fizici dao formulacijom tzv. talasne funkcije. Nakon rada De Brojla iz 1924.  godine u kome je on pretpostavio da svaku česticu “prati” odgovarajući talas i Hajzenbergove “matrične matematike”fizika je mnogo napredovala i odmakla od Borove formulacije atoma, a nova teorija postizala je velike uspehe tamo gde stara nije funkcionisala. Nažalost, rad sa Hajzenbergovim matricama bio je naporan i komplikovan, a vizuelno prikazivanje rezultata i efekata još teže.

A tada se, kako u knjizi “Božija čestica” kaže Lion Lederman “dogodio najslavniji godišnji odmor u istoriji fizike”. U nastavku Lederman na šaljiv i zanimljiv način opisuje kako je Šredinger došao do sigurno jednog od najznačajnihih otkrića u fizici.

“Šredinger je zaključio ‘Meni je potreban godišnji odmor’. … Ostavio je ženu kod kuće, iznajmio vilu u švajcarskim Alpima na dve i po nedelje, poneo sveske i dva bisera i – poveo sa sobom jednu damu, jednu svoju raniju žensku iz Beča. Sebi je odredio misiju: da spase kvantnu teoriju, koja je tada bila sva zakrpljena i škriputava. Ovaj fizičar rođen u Beču, ugurao je sebi ta dva bisera u uši da mu nikakvi suvišni zvuci ne bi skretali pažnju. Svoju devojku je smestio u krevet, da mu se nađe pri ruci, za nadahnuće. Nije imao šta da se dvoumi, samo je trebao da odradi dva posla: da stvori novu kvantnu teoriju i da postigne to da mlada dama bude zadovoljna. (Nemoj postati fizičar ako nisi spremam da ispuniš ta dva zahteva.)”

Sa sigurnošću možemo da tvrdimo da je Šredinger uradio bar jedan od dva zadatka koja je sebi postavio. Rezultat ovog “godišnjeg odmora” bila je poznata jednačina, koja je nazvana “Šredingerova jednačina” koja se u najopštijem obliku može napisati kao:

a verovatno najpoznatiji oblik ove jednačine, za nerelativističku česticu, je:

“Šredingerova mačka” = živa i/ili mrtva

Osim ove ni malo jednostavne jednačine Šredinger je u javnosti verovatno mnogo poznatiji po paradoksu koji je nazvan “Šredingerova mačka”. “Šredingerova mačka” je misaoni eksperiment, koji ne ugrožava mačke i druge životinje, u kome je mačka zatvorena u neprovidnoj kutiji. Osim mačke u kutiji se nalazi mala količina radioaktivnog materijala, Gajgerov brojač, čekić i cijanid. Postavka eksperimenta je takva da Gajgerov brojač detektuje radioaktivno zračenje materijala koji se nalazi u kutiji. Ako do raspada dođe brojač aktivira čekić koji lomi posudu u kojoj se nalazi cijanid a otrov ubija mačku.

Paradoks Šredingerove mačke ogleda se u tome da bez otvaranja kutije nije moguće da znamo da li je mačka živa ili mrtva. Pošto je proces radioaktivanog raspada slučajan i zasnovan na kvantnim efektima ne postoji ni jedan način da budemo sigurni da li se neki atom raspao ili nije, a samim tim i da li je čekić razbio otrov ili nije. Prema kvatnoj mehanici, tačnije kopenhagenskoj interpretaciji, pre otvaranja kutije mačka je istovremeno živa i mrtva, tj. njena talasna funkcija je “mešavina” ova dva stanja sa jednakom verovatnoćom:

Ovde dolazimo do paradoksa – jednostavna veza između kvantnih efekata mikrosveta i naših saznanja o makrosvetu dovodi do potpuno neočekivanog rezultata i Šredingerove mačke koja je živa i/ili mrtva.

Pogledajte interesantno objašnjenje ovog paradoska u 100 sekundi, a za bolje razumevanje Šredingerove jednačine i kvantne fizike… potrebno je mnogo više vremena…

ps. Radoznalost nije ubila mačku! Verovatnoća da mačka pređe u stanje “mrtva” nakon otvaranja kutije je 50%, isto kao i verovatnoća da pređe u stanje “živa”. Lepše zvuči radoznalost je oživela mačku! 🙂

(Prvi put objavljeno 12. avgusta 2013)