Schrödingers Katze
Was ist Schrödingers Katze eigentlich genau und was soll sie erklären? Das erfährst du in diesem Beitrag. Hier geht’s direkt zum Video!
Inhaltsübersicht
Schrödingers Katze einfach erklärt
Der Physiker Erwin Schrödinger erfand im Jahr 1935 das Gedankenexperiment, welches du bis heute unter dem Namen ‚Schrödingers Katze‘ kennst. Es ist ein paradoxes Gedankenexperiment aus der Quantenphysik und soll die Zustände von Atomen veranschaulichen.
In dem Experiment befindet sich eine Katze in einer Kiste. Zusätzlich ist auch eine Vorrichtung mit einem radioaktiven , chemischen Element und einer Giftampulle eingebaut. Sobald das radioaktive Material in dieser Apparatur zerfällt, wird das Gift freigesetzt und die Katze stirbt.
Das Problem besteht nun darin, dass die radioaktive Substanz in der ersten Stunde nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent zerfällt. Dadurch ist nicht sicher, dass das Gift zu der Zeit bereits freigesetzt wurde und die Katze gestorben ist. Vor dem Öffnen der Kiste, wird die Katze deshalb als tot und lebendig angesehen.
Das Gedankenexperiment
Das Gedankenexperiment soll die quantenmechanischen Zustände von Atomen in der makroskopischen, also greifbaren, Welt veranschaulichen.
Stelle dir dafür folgendes vor: Eine Katze befindet sich in einer geschlossenen, undurchsichtigen Kiste. Mit ihr steht auch ein Apparat mit einer radioaktiven Substanz, einem Detektor, einem Hammer und einer Giftampulle in der Kiste. Von der radioaktiven Substanz ist dabei nur eine bestimmte, geringe Menge vorhanden. Auf diese Weise ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Atom innerhalb einer Stunde zerfällt genauso groß wie die Wahrscheinlichkeit, dass kein Atom zerfällt. Sobald jedoch ein Atom des radioaktiven Elements zerfällt, startet eine Kettenreaktion. Der Detektor registriert nämlich den Zerfall und bewegt den Hammer. Dadurch wird die Giftampulle zerbrochen und die Katze stirbt.
Ob der Fall eingetreten ist oder nicht, lässt sich aber erst beurteilen, wenn die Kiste geöffnet wird, also eine ‚Messung‘ durchgeführt wurde. Die Atome sind zu dem Zeitpunkt vor der Öffnung also gleichzeitig zerfallen und nicht zerfallen und die Katze gilt gleichzeitig als tot und lebendig.
Hintergrund des Experiments
In der Quantenmechanik gibt es Zwischenzustände. Du nennst sie auch überlagerte Zustände. Die Atomkerne einer radioaktiven Substanz können diesen Zustand haben. Das liegt daran, dass ihr Zerfall ein quantenmechanischer Prozess ist — somit kann er zu einer gewissen Wahrscheinlichkeit in einem bestimmten Zeitraum stattfinden, muss dies aber nicht. Ob ein Atomkern zerfallen ist oder nicht, kann dann erst bei einer Messung herausgefunden werden.
Wie unsere Alltagserfahrung zeigt, können Menschen und Tiere diesen Zwischenzustand allerdings nicht haben, sie sind entweder tot oder lebendig.
Merke: Das Gedankenexperiment ‚Schrödingers Katze‘ soll also zeigen, dass quantenmechanische Vorgänge und Zustände nicht direkt auf das alltägliche System übertragbar sind.
Doppelspalt-Experiment
Das Doppelspalt-Experiment gilt als eines der Schlüsselexperimente für die Quantenmechanik. Unter anderem hat es uns geholfen zu verstehen, dass Elektronen nicht einfach Teilchen sind, sondern auch Eigenschaften haben, die du bei Wellen finden kannst.
Schau dir als nächstes unser Video zum Doppelspaltexperiment an und finde heraus, woran du das erkennst!
