Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Het meetprobleem staat centraal in de grondslagen van de quantummechanica, de meest succesvolle maar minst begrepen theorie in de natuurkunde. Het probleem is tot op heden onopgelost, maar de pogingen om het op te lossen geven een dieperbegrip van het probleem.

Auteurs: Klaas Landsman en Marij van Strien

Schrödingers kat
De versie van het meetprobleem die het meest tot de verbeelding spreekt,en zelfs tot ver buiten de natuurkunde bekend is, is de kat van Schrödinger[1]. Schrödinger publiceerde dit gedachte-experiment als onderdeel van een kritische reflectie op de quantummechanica. Uit zijn correspondentie met Einstein blijkt dat ook de laatste een belangrijke bijdrage leverde aan dit idee [2, 3]. De kat wordt vaak gebruikt om de vreemdheid van de quantummechanica te illustrerenen zo interesse voor deze theorie te wekken door het ogenschijnlijke gevolg ervan te presenteren als exotisch en mysterieus. Maar Schrödinger en Einstein wilden juist een conceptueel probleem van de quantummechanica aan het licht te brengen.

Een kat wordt in een strikt gesloten ‘kamer van staal’ opgesloten met een ‘helse’ constructie. Zodra een radioactieve substantie in dezelfde ruimte vervalt komt blauwzuur vrij dat de kat onmiddellijk doodt (Einstein suggereerde buskruit dat al dan niet binnen een jaar ontploft). De quantummechanica voorspelt dat dit radioactieve verval, en daarmee de dood van de kat, met een kans van zeg een half binnen een uur plaatsvindt. Maar evengoed zou de kat na dit uur met dezelfde kans nog kunnen leven. Schrödinger wijst erop dat de vraag of de substantie vervallen is volgensde nog steeds gangbare Kopenhaagseinterpretatie van de quantummechanica door directe waarneming beslist wordt. Maar dat zou betekenen dat de vraag of de kat na een uur levend of dood is, pas door een waarneming wordt beslist. De vraag is dan wat de toestand van de kat is als deze waarneming niet wordt gedaan en hoe het mogelijk is dat het doen van een waarneming over het lot van de kat beslist. Het gezonde verstand zegt immers dat een kat dood of levend is, of we er nu naar kijken of niet. Schrödinger merkt uitdrukkelijk op dat de quantummechanica niet tot een tegenspraak leidt (al zien velen dat hier wel zo), maar ons voor de keuze stelt om deze theorie ofwel als een onscherpe foto van een scherpe werkelijkheid te beschouwen (wat zijn opvatting en ook die van Einstein was), zodat de theorie gewijzigd moet worden tot een scherpe foto, ofwel als een scherpe foto van een mistbank (zoals Bohr en Heisenberg het zagen: beter krijg je het nu eenmaal niet).

Lees het volledige artikel in het julinummer of klik hier.