L’experiment del gat de Schrödinger és una il·lustració conceptual per comprendre les implicacions de la mecànica quàntica en el món macroscòpic. L’experiment és una hipotètica situació en la qual un gat viu és col·locat dins d’una caixa hermètica, juntament amb un mecanisme que té una partícula subatòmica, com un àtom radioactiu, que té una probabilitat d’esdevenir inestable i de desintegrar-se.
Segons la mecànica quàntica, fins que la caixa no sigui oberta i observada, el sistema, que inclou tant el gat com la partícula subatòmica, es troba en un estat de superposició. Això significa que el gat es troba en una combinació de dos estats: viu i mort, al mateix temps. És important entendre que aquesta superposició és una qüestió teòrica i no implica que el gat estigui literalment en aquests dos estats simultàniament.
Només quan obrem la caixa i observem el sistema, aquest es col·lapsa a un estat definit. En altres paraules, l’observació fa que la superposició esdevingui un estat concret, ja sigui el gat viu o el gat mort. Fins a l’observació, l’estat del gat i la partícula subatòmica estan entrelaçats i no podem saber l’estat exacte del gat fins que l’observem.
L’experiment del gat de Schrödinger s’utilitza com a eina per discutir els conceptes de superposició i col·lapse quàntic, que són peculiars a la mecànica quàntica. També posa en relleu la importància de l’observació en la determinació de l’estat d’un sistema quàntic.
Cal tenir en compte que aquest experiment és una representació simplificada i no reflecteix la complexitat total de la mecànica quàntica. No obstant això, serveix com a exemple il·lustratiu per discutir els fonaments teòrics de la física quàntica.
Explicació Detallada
Imaginem una caixa hermètica on hi ha un gat viu i un dispositiu que conté una partícula subatòmica, com ara un àtom radioactiu, que té la possibilitat d’esdevenir inestable i de desintegrar-se. Aquest àtom radioactiu és important per a l’experiment, ja que el seu estat determinarà el destí del gat.
Segons la mecànica quàntica, fins que obrim la caixa i observem el sistema, tant el gat com la partícula es troben en un estat de superposició. Això vol dir que el gat no està definitivament viu ni definitivament mort, sinó que es troba en una combinació dels dos estats.
Aquesta superposició és una conseqüència del principi d’incertesa de Heisenberg, que afirma que no podem conèixer simultàniament la posició i el moment lineal d’una partícula amb precisió total. En aquest cas, el principi d’incertesa ens impedeix conèixer l’estat de l’àtom radioactiu i, per tant, també l’estat del gat.
És important destacar que aquesta superposició no implica que el gat estigui literalment viu i mort al mateix temps. És una qüestió de probabilitats i incerteses. Fins que no obrim la caixa i observem el sistema, no sabrem en quin estat es troba el gat.
Quan finalment obrim la caixa i observem el sistema, s’activa el que es coneix com a col·lapse quàntic. Aquest col·lapse significa que l’estat superposat es converteix en un estat definit, ja sigui el gat viu o el gat mort. Aquesta observació fa que el sistema passi de l’estat de superposició a un estat concret.
El punt clau aquí és que l’observació és el que determina l’estat final del sistema. Fins a l’observació, el sistema es manté en aquesta indeterminació, amb el gat que té una possibilitat de ser viu i una possibilitat de ser mort al mateix temps.
L’experiment del gat de Schrödinger és una manera de posar de manifest els aspectes intrigants i contradictoris de la mecànica quàntica, com ara la superposició i el col·lapse quàntic. En la realitat, els sistemes quàntics més complexos tenen molts més factors i variables, però l’experiment del gat de Schrödinger és una representació simplificada que ens permet reflexionar sobre aquests conceptes.