Schrödingers kat: Mere vild end som så
Jeg kan huske præcis, hvornår nogen første gang forklarede Schrödingers kat for mig. Jeg var nok 14-15 år, og jeg tænkte: Hvad i alverden? En kat, der er både levende OG død, indtil nogen åbner en boks? Det lignede mere et trick end fysik.
Men her er pointen: Fysikerne var ikke ude på at forvirre os. De prøvede at forklare noget af det mest mærkelige ved kvantemekanik — nemlig at tiny partikler kan være i flere tilstande på én gang. Ligesom at være to steder samtidigt. Indtil vi måler på dem.
Tænkeeksperimentet
Lad mig sammenfatte det hurtigt.
Erwin Schrödinger, den østrigske fysiker, forestillede sig en kat i en lukket boks. Med en radioaktiv atomkerne. En geigertæller. Og en beholder med gift. Hvis atomet henfalder, udløser tælleren en mekanisme, der knuser giftebeholderen — og så gætter du nok resten. Hvis atomet ikke henfalder, lever katten.
Det kvantemærkelige er, at indtil nogen åbner boksen, ved vi ikke, hvad der skete. Så katten eksisterer i en superposition — levende OG død på samme tid. Først når vi kigger, "vælger" virkeligheden én udgang.
Schrödinger mente det aldrig som et rigtigt eksperiment. Han brugte det til at vise, hvor bizart kvantemekanik bliver, når man går fra små partikler til store objekter. Ingen planlagde at lukke katte ind i bokse.
Ny forskning rykker grænser
I årtier har fysikere formodet, at superpositioner kunne være langt mere komplekse end "to modsætninger på én gang". Men at skabe dem i et laboratorium? Det har været svært.
Indtil nu.
Forskere fra Oxford Universitet har publiceret resultater, der virkelig giver stof til eftertanke. De har skabt det, man kan kalde "eksotiske" kvantesuperpositioner — nye varianter af Schrödingers kat-tilstande, der ikke passer ind i den simple binære model.
Hemmeligheden? De indespærrede en enkelt strontium-88-ion og manipulerede både ionens indre kvantetilstand (dens "spin") OG dens bevægelse i fælden.
Tænk på det sådan: Før kunne vi kun skabe superpositioner med to modsatte tilstande. Ligesom en lyskontakt — tændt eller slukket. Det Oxford-holdet har gjort, svarer til at skabe en kontakt, der kan være tændt, slukket, delvist tændt, flimrende i bestemte mønstre OG flere andre tilstande vi aldrig har givet navne til — alt sammen på én gang.
Forskningsleder Sebastian Saner sagde det sådan: De har nu et "værktøj til at skulpturere kvantesuperpositioner til næsten enhver form." Enhver form. Det er ikke en lille påstand.
Hvorfor bør det interessere dig?
Jeg ved godt, hvad du tænker: Det lyder måske fedt for fysiknørder, men betyder det noget for almindelige mennesker?
Måske. Vi befinder os i de tidlige stadier af at bygge kvantecomputere, som potentielt kan revolutionere alt fra lægemiddeludvikling til klimamodellering. Men de her maskiner er skrøbelige og fejler ofte.
Problemet er, at nutidens kvantecomputere bruger "to-niveau" kvantebits — qubit — som stort set er en kvanteversion af en almindelig kontakt. Hvis vi kan arbejde med mere komplekse kvantetilstande, kan vi måske bygge mere robuste systemer, der er bedre til at rette deres egne fejl.
Som Saner sagde: "Billedet af et kvantesystem, der er to steder på én gang, er kun begyndelsen. Der er et meget større landskab af mulige kvantetilstande, og vi lærer stadig, hvordan vi kan tilgå dem eksperimentelt."
Det store billede
Det, der virkelig fascinerer mig ved den her historie: Feynmans berømte citat om, at ingen forstår kvantemekanik, var fra 1964. Det er snart tres år siden. Og vi opdager stadig nye aspekter af det. Vi skubber stadig grænserne for, hvad virkeligheden tillader.
Og ærligt talt? Det føles lidt håbefuldt. Der er så meget, vi ikke ved. Så meget at udforske. Universet er mærkeligere og mere fleksibelt, end vores daglige intuition antyder. En gang imellem får vi et glimt af, hvor dybt kaninhullet egentlig er.
Så næste gang nogen nævner Schrödingers kat til en middag, kan du sige: "Åh, det var så 2010. Vi er længere end de simple levende-eller-døde scenarier nu. Kvantefysik er blevet kunstnerisk."
Dine middagsgæster bliver enten imponerede eller bekymrede. Uanset hvad, har du ret.
Kilder: Popular Mechanics og Oxford University forskning