Austriacki fizyk Erwin Schrödinger jeden z twórców mechaniki kwantowej,
najbardziej znany jest z czegoś, czego nigdy nie zrobił:
eksperymentu myślowego z udziałem kota.
Wyobraził sobie a w szczelnym pudełku wraz z mechanizmem,
który na 50% może go zabić w ciągu godziny.
Po godzinie zapytał: "W jakim stanie jest kot?".
Zdrowy rozsądek podpowiada, że kot jest żywy lub martwy,
ale, co podkreśla Schrödinger, według praw fizyki kwantowej,
tuż przed otwarciem pudełka, kot jest zarazem żywy i martwy
równocześnie.
Dopiero po otwarciu widać, co stało się z kotem.
Przedtem kot jest w stanie rozmytego prawdopodobieństwa:
jest w połowie żywy, w połowie – martwy.
Schrödinger zauważył absurdalność tej teorii.
Uznał fizykę kwantową za tak filozoficznie niepokojącą,
że odrzucił teorię, którą współtworzył,
i zaczął pisać o biologii.
Mimo swojej absurdalności, kot Schrödingera jest realny.
Jest wręcz fundamentalny.
Gdyby obiekty kwantowe nie mogły znajdować się w dwóch stanach na raz,
komputer, którego teraz używasz, nie miałby prawa istnieć.
Zjawisko kwantowej superpozycji
to efekt dualizmu materii, mającej naturę cząstki i fali.
Długość fali danego obiektu
musi obejmować pewną przestrzeń,
co oznacza występowanie w wielu położeniach jednocześnie.
Długość fali obiektu ograniczonego do niewielkiej przestrzeni
nie może być jednak dokładnie określona.
Zatem obiekt ma jednocześnie wiele długości fal.
Właściwości fali nie widać w codziennych przedmiotach,
bo długość fali maleje wraz ze wzrostem pędu.
A przecież kot jest stosunkowo duży i ciężki.
Gdyby powiększyć jeden atom do rozmiaru Układu Słonecznego,
to długość fali kota uciekającego przed fizykiem byłaby równie mała,
jak atom w tym Układzie Słonecznym.
To za mało, żeby dostrzec naturę fali w przypadku kota.
Niewielka cząstka, jak elektron,
daje dowód na swoją dualistyczną naturę.
Przepuszczając po kolei elektrony przez przeszkodę z dwoma szczelinami,
wykryjemy je po przeciwnej stronie w jednym miejscu i określonym czasie,
zupełnie tak jak cząsteczkę.
Jeśli powtórzymy doświadczenie wielokrotnie,
rejestrując każdy pojedynczy przypadek,
zauważymy wzór charakterystyczny dla fali:
układ prążków, skupisk elektronów,
oddzielonych pustymi obszarami.
Po przesłonięciu jednej szczeliny prążki znikną.
To wykazuje, że wzór powstaje w wyniku przejścia każdego elektronu
przez obie szczeliny jednocześnie.
Elektron nie wybiera, w którą stronę się przemieści,
ale jednocześnie przemieszcza się w prawo i lewo.
Superpozycję położeń wykorzystujemy w nowych technologiach.
Elektron blisko jądra atomu porusza się po rozległym, podobnym do fali orbitalu.
Gdy atomy się zbliżają,
elektrony nie muszą wybierać jednego z nich,
lecz zostają uwspólnione.
Tak powstają niektóre wiązania chemiczne.
Elektron w cząsteczce nie występuje jedynie w atomie A lub B, ale w A+B.
Dodając kolejne atomy, elektrony poszerzają swój zasięg
i są uwspólnione przez wiele atomów w tym samym czasie.
Elektrony w ciałach stałych nie są przypisane do jednego atomu,
ale są dzielone między atomami, rozprzestrzeniając się na większą skalę.
Gigantyczna superpozycja położeń
decyduje o ruchu elektronów w materiałach:
przewodnikach, izolatorach, półprzewodnikach elektrycznych.
Zrozumienie, jak elektrony są uwspólnione między atomami,
umożliwia wykorzystanie właściwości materiałów półprzewodnikowych,
takich jak krzem.
Łączenie różnych półprzewodników w odpowiedni sposób
pozwala na tworzenie tranzystorów na mikroskopijną skalę,
milionów na jednym układzie scalonym.
Te układy scalone razem z elektronami
zasilają komputer, którego używasz, oglądając ten film.
Stary żart mówi, że internet powstał, by móc przesyłać filmy z kotami.
Internet istnieje, na głębokim poziomie,
dzięki austriackiemu fizykowi i jego wyimaginowanemu kotu.