Schrödingers Katze Denkfehler?
moin ich habe über schrödingers katze nachgedacht und mir ist etwas aufgefallen.
Es heißt, dass Quantenobjekte, solange wir sie nicht beobachten, keinen festen Zustand annehmen.
Doch in der Kiste ist neben dem radioaktiven Atom noch ein Detektor, der den Zerfall misst. Wenn das Atom vom Detektor beobachtet wird, kann es doch keine Superposition annehmen und muss sich für einen Zustand entscheiden.
Denke ich falsch?
8 Antworten
Dein Ansatz ist nicht ganz verkehrt. Damit er aber wirklich funktioniert, mußt Du erklären, warum der Detektor nicht selbst in einen Zustand der Quantenüberlagerung geraten kann. Denn eigentlich besteht er ja auch nur aus Atomen. Oder, anders gesagt, warum es nicht möglich ist, einfach das radioaktive Atom plus den Detektor mit einer gemeinsameen Wellenfunktion zu beschreiben — würde man das tun, dann verschränkt man den Detektor mit dem Atom, und erhält kann eindeutiges Detektorergebnis erwarten (der Erwartungswert für die Anzahl der registrierten Zerfälle ist ja ½).
Was ist der Unterschied zwischen einem einzelnen Atom (das ganz bestimmt Quantenzustände annehmen kann), einem Detektor, einer Katze und einem Menschen (bei dem sind wir uns ziemlich sicher, daß er niemals in Quantenzuständen auftritt)? Ja, die Anzahr der Atome steigt, aber das erklärt keinen qualitativen Unterschied.
Der heute übliche Ansatz zur Beantwortung des Paradoxes besteht darin, daß man die inneren Freiheitsgrade eines Systems und außerdem seine Wechselwirkung zur Umgebung berücksichtigt. Dann kommt heraus, daß Quantenzustände immer kurzlebiger werden, je größer das System ist un je stärker es mit der Umgebung wechselwirkt, und da lassen sich auch erfolgreich Rechnungen dazu anstellen.
Aber auch nach dieser Methode („Dekohärenz“) sollte ein perfekt isolierter Detektor in stabilen Quantenzuständen existieren, und das ist immer noch paradox.
Mit jeder Art von Detektor muss man zwangsläufig in das System eingreifen, schließlich muss ein Detektor mit dem Quantenobjekt in irgendeiner Art wechselwirken, damit er ein Signal erhält. Und diese Art der Wechselwirkung führt in der Folge dazu, dass das Quantenobjekt sich anders als ohne diese Störung verhält. Man kann also auch mit Detektoren nicht Informationen über einen störungsfreien Quantenzustand erhalten.
Genausogut wie den Menschen könnte man auch die Katze als Beobachter festlegen.
Denke ich falsch?
Nein. Du denkst richtig.
Der Kollaps der Wellenfunktion des besagten Atoms tritt ja nicht erst dann ein, wenn die Katze die ersten Giftmoleküle einatmet, sondern schon viel früher.
Schon dann, wenn die ersten Interaktionen mit den benachbarten Quantenobjekten zB den Atomen der Luft erfolgen.
Von einer Superposition kann dann nicht mehr die Rede sein.
Das Gedankenexperiment möchte die Widersprüchlichkeit der Kopenhagener Deutung beim Übergang von quantenmechanischer Begriffen auf die sogenannte makroskopische Welt zeigen. Dabei wird postuliert, dass es einen "Beobachter" geben muss, um QM-Zustände kollabieren zu lassen. Dass der Detektor nur makroskopische Zustände annimmt, also nur an oder aus, ist der erste Schritt aus den QM-Begriffen heraus, aber hier könnte sich mensch immer noch raus reden, dass der Zustand erst "einschnappt", wenn ein Beobachter hinschaut. Deswegen wird im Gedankenexperiment weiter formuliert, wie eine Superposition aus lebend und tot bestehen würde, die die Widersprüchlichkeit stark verdeutlicht.