Es ist wichtig zu beachten, dass bei der Erstellung dieses Artikels von Spiegato keine echten oder überlagerten Katzen zu Schaden gekommen sind. (Insider-Witz für Physik-Majors).
Erwin Schrödinger war ein Zeitgenosse anderer bedeutender Physiker wie Albert Einstein und Neils Bohr, obwohl er sich mehr für ein relativ neues Gebiet namens Quantenphysik interessierte. Die Quantenphysik im Allgemeinen widersprach vielen dem, was Einstein und Bohr als wissenschaftliche Tatsache betrachteten, was zu einer Reihe von hochrangigen Debatten zwischen Schrödinger und Einstein führte. Eines dieser Argumente enthielt ein paradoxes Gedankenexperiment, das wir heute als Schrödingers Katze kennen, obwohl die Katze nie mehr als theoretisch war.
Eines der inhärenten Probleme mit subatomaren Systemen ist die Schwierigkeit der menschlichen Beobachtung. Man kann davon ausgehen, dass sich subatomare Teilchen auf eine bestimmte Weise verhalten, aber die Einführung eines Mikroskops oder einer Kamera, um sie in Aktion zu beobachten, kann das natürliche Verhalten des subatomaren Systems negativ beeinflussen. Dies wäre das Äquivalent eines Klassenzimmers mit Schülern, die ihr Verhalten ändern, sobald sie ein Dokumentarfilm-Kamerateam im Raum entdecken. Das gleiche passiert, wenn Physiker versuchen, sehr kleine Objekte zu beobachten.
„Schrödingers Katze“ ist im Wesentlichen ein Anschauungsunterricht über die Probleme, sich im Umgang mit subatomaren Systemen allein auf die Beobachtung zu verlassen. Schrödinger schlug ein Experiment vor, bei dem eine lebende Katze in einen Käfig auf einer Seite eines Metallrohrs gesetzt würde. In der Nähe der Katze befand sich eine Ampulle mit giftigem Gas und einem Auslösemechanismus. Ein Wissenschaftler würde eine sehr kleine Menge einer radioaktiven Substanz auf das andere Ende des Röhrchens geben. Dieses radioaktive Material würde mit einer Geschwindigkeit von einem Atom pro Stunde zerfallen, aber die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, liegt bei fünfzig-fünfzig. Wenn tatsächlich ein Atom freigesetzt würde, würde die Ampulle mit dem giftigen Gas zerbrechen und die Katze würde sterben. Kein atomarer Zerfall würde bedeuten, dass die Katze lebt.
Sobald dieses theoretische Rohr verschlossen war, war keine Beobachtung von außen mehr möglich. Eine ganze Stunde lang würde niemand bei „Schrödinger’s Cat“ einchecken können. Nach 60 Minuten würde die Frage für den Experimentator lauten: „Ist Schrödingers Katze lebendig oder tot?“. Nach Einsteins Theorien wäre die Katze entweder tot oder lebendig, ohne Mittelweg. Erst als das Röhrchen geöffnet wurde und der Zustand der Katze beobachtbar wurde, konnte eine definitive Antwort gefunden werden. Einstein würde entweder eine tote oder eine lebende Katze sehen, da Gott nicht mit dem Universum würfelt.
Nach Schrödingers Theorie der Quantenphysik befindet sich die Katze jedoch tatsächlich in zwei verschiedenen Zuständen gleichzeitig. Eine Version der Katze ist tot, aber eine andere lebt noch. Auf diese Weise müssten auch subatomare Systeme funktionieren, was das Paradox begründet. Eine Katze lebt in einem makroskopischen System, in dem Objekte entweder leben oder nicht. Es gibt keinen Mittelweg, wie etwa eine halbe lebende Katze. In der Quantenphysik könnte die theoretische Schrödinger-Katze jedoch in verschiedenen Zuständen existieren, von vollständig lebendig bis tot und allen Stadien dazwischen. Alle diese Zustände, die als Superposition bekannt sind, sind mögliche Ergebnisse des Experiments, obwohl nur einer als wahr beobachtet werden konnte, als der Wissenschaftler die Katze untersuchte.
Schrödinger selbst drückte später sein Bedauern darüber aus, dass er eine Katze als potentielles Opfer eines paradoxen Gedankenexperiments benutzt hat. Sein ursprünglicher Zweck bestand darin, einige der Probleme bei der Beobachtung subatomarer Systeme zu veranschaulichen und Schlussfolgerungen zu ziehen, wenn die Beobachtung die Ergebnisse verzerren könnte. Indem er das Paradox aus der kleineren subatomaren Welt herausnahm und in die größere makroskopische Welt verlagerte, bewies Schrödinger zwar Einstein und anderen, aber seine theoretische Anschauungsstunde würde für immer als „Schrödingers Katze“ bekannt sein.