Warum Schrödingers Katze entweder tot oder lebendig ist
Chaostheorie erklärt Unterschied zwischen Quantenwelt und Alltag
Noch nie hat jemand eine Katze beobachtet, die gleichzeitig tot und lebendig ist. Aber seit mehr als einem halben Jahrhundert zerbrechen Physiker sich den Kopf darüber, warum es solche bedauernswerten Katzen nicht gibt. Wojciech Hubert Zurek vom Los Alamos National Laboratory hat jetzt mit Hilfe der Chaostheorie eine Lösung dafür gefunden, warum man die eigenartigen "Zwitterzustände" der Quantenmechanik nicht in unserer Alltagswelt findet. Er beschreibt seine Theorie im Fachmagazin Nature.
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Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger hatte sich die makabre Katzengeschichte im Jahr 1935 ausgedacht. Die quantenmechanischen Gesetze machen es möglich, dass physikalische Teilchen gleichzeitig in mehreren Zuständen verharren. So kann sich beispielsweise ein radioaktives Atom, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent zerfällt, in einem Zustand befinden, in dem es zugleich zerfallen und nicht zerfallen ist. Erst wenn der Zustand des Atoms gemessen oder "beobachtet" wird, zwingt die Messung das Atom dazu, sich für einen der beiden Zustände zu entscheiden. Man nennt diesen Prozess auch den "Kollaps der Wellenfunktion".
Schrödinger ging nun in seinem Gedankenexperiment einen Schritt weiter: Was wäre, wenn man den Zerfall des Atoms dazu benutzen würde, einen Hammer auszulösen, der ein Fläschchen mit Giftgas zerschlägt, das sich zusammen mit einer Katze in einer Kiste befindet. Die logische Konsequenz wäre dann doch, dass diese Katze sich so lange in einem Zwitterzustand aus Leben und Tot befindet, bis sich jemand erbarmt und sie beobachtet.
Bereits seit den achtziger Jahren vertritt Zurek die Auffassung, dass die quantenmechanischen Zwitterzustände nicht durch eine "Beobachtung", sondern durch alle möglichen Wechselwirkungen mit der Umwelt kollabiert werden können. Demnach würde das Schicksal der Katze nicht erst dann besiegelt, wenn jemand nachschaut, sondern bereits bei den ersten Wechselwirkungen des Atoms mit seiner Umwelt.
Mit seiner aktuellen Rechnung ist Zurek nun dazu in der Lage, ein Maß für die Empfindlichkeit eines quantenmechanischen Systems gegenüber solchen Wechselwirkungen anzugeben. Das könnte unter anderem hilfreich bei der Entwicklung von Quantencomputern sein. Denn bei ihnen ist der Kollaps der Wellenfunktion gleichbedeutend mit dem Verlust sämtlicher Rechenergebnisse.
Axel Tillemans
