È importante notare che nessun gatto reale, reale o sovrapposto, è stato ferito durante la creazione di questo articolo di wiseGEEK. (Barzelletta interna per laureati in fisica).
Erwin Schrödinger era un contemporaneo di altri eminenti fisici come Albert Einstein e Neils Bohr, sebbene fosse più interessato a un campo relativamente nuovo chiamato fisica quantistica. La fisica quantistica in generale andava contro gran parte di ciò che Einstein e Bohr consideravano un fatto scientifico, il che portò a una serie di dibattiti di alto livello tra Schrödinger e Einstein. Uno di questi argomenti conteneva un esperimento mentale paradossale che ora conosciamo come il gatto di Schrödinger, sebbene il gatto non fosse mai stato più che teorico.
Uno dei problemi inerenti ai sistemi subatomici è la difficoltà dell’osservazione umana. Si può presumere che le particelle subatomiche si comportino in un certo modo, ma introdurre un microscopio o una telecamera per osservarle in azione può influenzare negativamente il comportamento naturale del sistema subatomico. Questo sarebbe l’equivalente di una classe di studenti che cambiano il loro comportamento una volta che hanno scoperto una troupe di documentari nella stanza. La stessa cosa accade quando i fisici cercano di osservare oggetti molto piccoli.
“Il gatto di Schrödinger” è essenzialmente una lezione oggettiva sui problemi di affidarsi alla sola osservazione quando si tratta di sistemi subatomici. Schrödinger suggerì un esperimento in cui un gatto vivente sarebbe stato collocato in una gabbia su un lato di un tubo di metallo. Vicino al gatto ci sarebbe una fiala contenente gas velenoso e un meccanismo di innesco. Uno scienziato metterebbe una quantità molto piccola di una sostanza radioattiva sull’altra estremità del tubo. Questo materiale radioattivo decadrebbe alla velocità di un atomo all’ora, ma le probabilità che ciò accada sono cinquanta e cinquanta. Se un atomo venisse effettivamente rilasciato, la fiala di gas velenoso si romperebbe e il gatto morirebbe. Nessun decadimento atomico significherebbe che il gatto vive.
Una volta sigillato questo tubo teorico, nessuna osservazione esterna sarebbe stata possibile. Nessuno sarebbe in grado di fare il check-in su “Schrödinger’s Cat” per un’ora intera. Trascorsi 60 minuti, la domanda per lo sperimentatore sarebbe “Il gatto di Schrödinger è vivo o morto?”. Secondo le teorie di Einstein, il gatto sarebbe vivo o morto, senza vie di mezzo. Solo quando il tubo è stato aperto e lo stato del gatto è diventato osservabile si è potuta trovare una risposta definitiva. Einstein vedrebbe un gatto morto o vivo, dal momento che Dio non gioca a dadi con l’universo.
Secondo la teoria della fisica quantistica di Schrödinger, tuttavia, il gatto si trova in realtà in due stati diversi contemporaneamente. Una versione del gatto è morta, ma un’altra è ancora viva. Questo è il modo in cui dovrebbero funzionare anche i sistemi subatomici, il che crea il paradosso. Un gatto vive in un sistema macroscopico, in cui gli oggetti vivono o non vivono. Non c’è via di mezzo, come mezzo gatto vivente. Nella fisica quantistica, tuttavia, il gatto di Schrödinger teorico potrebbe esistere in vari stati, da completamente vivo a morto e tutti gli stadi intermedi. Tutti questi stati, noti come sovrapposizione, sono possibili risultati dell’esperimento, sebbene solo uno potesse essere osservato come vero quando lo scienziato ha esaminato il gatto.
Lo stesso Schrödinger in seguito espresse rammarico per aver usato un gatto come potenziale vittima di un paradossale esperimento mentale. Il suo scopo originale era quello di illustrare alcuni dei problemi dell’osservazione dei sistemi subatomici e di trarre conclusioni quando l’atto di osservazione potrebbe distorcere i risultati. Togliendo il paradosso dal mondo subatomico più piccolo e spostandolo nel mondo macroscopico più ampio, Schrödinger dimostrò effettivamente il suo punto di vista ad Einstein e ad altri, ma la sua lezione teorica sarebbe stata per sempre conosciuta come “Il gatto di Schrödinger”.