Il gatto di Schròdinger

Il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale che Erwin Schrödinger ideò nel 1935 per smascherare quella che vedeva come un'assurdità nell'interpretazione prevalente della meccanica quantistica. Legando la vita di un gatto a un singolo evento quantistico casuale, ha forzato una domanda su cui i fisici ancora dibattono: se i sistemi microscopici possono esistere in sovrapposizioni, perché non vediamo mai in essi oggetti di uso quotidiano?

La configurazione

Un gatto è sigillato in una scatola con un atomo radioattivo, un contatore Geiger e una fiaschetta di veleno. Se l'atomo decade, il contatore fa scattare un martello che rompe la fiaschetta e uccide il gatto; in caso contrario, il gatto sopravvive. La meccanica quantistica descrive l'atomo non decaduto/decaduto come una sovrapposizione, scritta

|ψ⟩ = (1/√2)( |nessun decadimento⟩|vivo⟩ + |decadimento⟩|morto⟩ )

Preso alla lettera, questo accoppia la sovrapposizione dell'atomo al gatto, il che implica che il gatto stesso è in una sovrapposizione di vivi e morti finché qualcuno non apre la scatola. Il punto di Schrödinger era che questa conclusione sembra chiaramente ridicola – e che la ridicolaggine è un problema per la teoria, non per il gatto.

Il problema della misurazione

Il puzzle è autentico e ha un nome: il problema di misurazione. L’equazione di Schrödinger evolve gli stati in modo fluido e non individua mai, da sola, un singolo risultato. Eppure ogni osservazione che facciamo restituisce un risultato definito. Ciò che converte una sovrapposizione di possibilità in un fatto reale – e in quale punto della catena dall’atomo al contatore, dal gatto all’osservatore – è esattamente ciò che l’esperimento mentale drammatizza.

Come rispondono le interpretazioni

Differenti interpretazioni della meccanica quantistica danno risoluzioni diverse. Nel Copenaghen Dal punto di vista visivo, la misurazione mediante un apparato macroscopico fa collassare la funzione d'onda in un unico risultato. Nel molti mondi interpretazione, non si verifica alcun collasso; entrambi i rami sono ugualmente reali e l'osservatore semplicemente si divide con essi. Il moderno cavallo di battaglia è decoerenza: un gatto interagisce costantemente con ~10²⁷ molecole d'aria, fotoni e il proprio calore interno, quindi qualsiasi sovrapposizione di "vivi" e "morti" si disperde nell'ambiente e diventa inosservabile in una piccola frazione di secondo. La decoerenza spiega perché non mai vedi la sovrapposizione, sebbene le interpretazioni differiscano ancora sulla questione se un risultato sia veramente selezionato.

Un malinteso comune

Il gatto non è "in sovrapposizione perché nessuna mente cosciente lo guarda". La coscienza non ha alcun ruolo nella fisica; un’interazione con qualsiasi sistema sufficientemente complesso – il solo contatore Geiger – distrugge già la delicata sovrapposizione attraverso la decoerenza. Esperimenti di laboratorio hanno posto atomi, molecole e persino piccoli circuiti superconduttori in vere e proprie sovrapposizioni, ma il ridimensionamento su un gatto macroscopico è impedito dalla decoerenza, non dall'assenza di un osservatore.