Referat zu Schroedingers Katze

Schrödingers Katze
Sabine Wimmer
Michael Edinger
Überblick
•
•
•
•
Erwin Schrödinger
Erläuterung von Begriffen
Gedankenexperiment
Ausblick
Erwin Schrödinger
(* 12.08.1887, † 04.01.1961)
• „Vater“ der Quantenphysik
• Nobelpreis 1933
• Bekanntestes Gedankenexperiment ist
„Schrödingers Katze“
(1935) zur Demonstration
der Unvollständigkeit der
Quantenmechanik.
Aus der Vorlesung …
• Der reine Zustand eines Teilchens zu
einem Zeitpunkt t wird durch eine
komplexwertige Wellenfunktion  ( x, t )
beschrieben, die die Eigenschaft hat,
dass das Integral über das Quadrat des
Absolutbetrags Eins ergibt:
2
3
(1. Grundgesetz)
|

(
x
,
t
)
|
d
x 1

R3
• Verallgemeinert:
... durch einen normierten Vektor  in
einem Hilbertraum beschrieben.
Observable
• Eine Observable ist eine beobachtbare,
messbare Größe.
• Bei der Messung wird der Observable ein
Zahlenwert zugeordnet.
Eigenwert (Eigenzustand)
• Das Ergebnis einer einzelnen Messung
der Observablen A ist ein Eigenwert von A
(1. Grundgesetz der Messungen).
Kollaps der Wellenfunktion
(Bornsche Regel)
• Wird bei der Einzelmessung der Observablen A der Eigenwert a gemessen, so
werden dabei alle anderen Möglichkeiten
vernichtet (4. Grundgesetz der
Messungen).
• Diese Vernichtung aller anderen
Möglichkeiten nennt man „Kollaps der
Wellenfunktion“.
Gedankenexperiment
• „Materialien“
– Kiste
– radioaktives Präparat
– Geiger-Müller-Zählrohr
– Hammer
– Fläschen mit Giftgas
– Katze
Analyse
• radioaktives Atom - Quantenteilchen
• Zustand erst durch Messung bestimmt
• ansonsten „Schwebezustand“ (also
„zerfallen“ und „unzerfallen“)
• Schwebezustand beschrieben durch:
  a zerfallen  b unzerfallen
Analyse nach
Kopenhagener Deutung
• weiters im „Schwebezustand“:
– Geiger-Müller-Zählrohr
– Hammer
– Giftgas
• Auch die Katze ist in einem
Überlagerungszustand aus „tot“ und
„lebend“!
Kopenhagener Deutung
• Erst wenn jemand in die Kiste sieht, geht
die Katze durch den Kollaps der
Wellenfunktion in einen der Zustände "tot"
oder "lebendig" über.
• Nach der Kopenhagener Deutung ruft der
bewusste Beobachter diesen Kollaps
hervor.
• Kann das stimmen?
Fragen über Fragen
• Grenze zwischen mikroskopischen
und makroskopischen Objekten?
 Grenze der Quantenmechanik?
• Muss uns laufend jemand
beobachten, damit wir nicht in einer
Überlagerung aus verschiedenen
Zuständen verharren müssen?
• Wer beobachtet diese Person, die
uns beobachtet?
„Ausweg“ aus diesem Dilemma
• Dekohärenz-Theorie
Quantenmechanische Überlagerungszustände kollabieren nicht plötzlich durch
eine Beobachtung, sondern kontinuierlich
durch Wechselwirkungen mit der Umwelt.
(Jedes Objekt „verliert“ also durch die
Wechselwirkung mit seiner Umwelt seine
Fähigkeit, Überlagerungszustände zu
bilden.)
Ausblick
• Schrödingers Katze im „Spiegel“ der Quantentheorie:
makroskopische Objekte
von Umwelt isolieren
William Marshall, Roger Penrose
Spiegel … 1014 Atome
• Quantencomputer:
Quantenbits … Überlagerungen von 0 und 1
 drastisch höhere Leistungen
Vielen Dank für eure
Aufmerksamkeit!