פרדוקס החתול של שרדינגר הוא ניסוי מחשבתי בתורת הקוונטים. הרעיון מתאר ניסוי מחשבתי, שבמסגרתו חתול נמצא במצב אבסורדי, גם חי וגם מת. הניסוי נועד להמחיש את המוזרויות שבמכניקה הקוואנטית. הרעיון של חלקיק הנמצא בסופרפוזיציה של מצבים אפשריים, אף שהוא מוגדר כעובדה במכניקה הקוואנטית, הוא קונספט שלא מועבר בקלות למערכות מאקרוסקופיות, כמו חתולים.

על פי אחד מהפרשנויות של מכניקת הקונטים (פרשנות קופנהגן), אנחנו יכולים לדעת את מצבו של חלקיק קוואנטי רק כאשר מתבצעת מדידה של גודל פיזיקלי כלשהו שלו, דבר הידוע גם כ "קריסת פונקציית הגל". כל עוד לא קרסה הפונקציה, יש רק מידות שונות של הסתברות לאפשרויות השונות של המצב החלקיקי, והחלקיק נמצא בסופרפוזיציה של כל התוצאות האפשריות. הקריסה של פונקצית הגל מתרחשת רק כאשר בא צופה מן הצד ובודק את המצב.

שרדינגר התנגד נחרצות לאבסורד שבפרשנות זו ותיאר ניסוי מחשבתי שימחיש את הפרדוקס שנובע מכך. בניסוי זה מוכנס חתול לתיבה אטומה. בתוך התיבה ישנו אטום בודד של חומר רדיואקטיבי, שיש לו הסתברות של 50% בדיוק להתפרק במהלך הניסוי. אם החומר יתפרק, ירגיש בכך חיישן המצוי בתוך התיבה ויגרום לפליטת רעל שיגרום למות החתול. אם החומר לא יתפרק, החתול יישאר בחיים. לאחר הזמן הקצוב לניסוי פותחים את התיבה האטומה ואז יודעים אם החתול חי או מת. אבל כל עוד התיבה סגורה, מהו מצבו של החתול? על פי פרשנות ?קופנהגן? לתורת הקוונטים, החתול לא חי ולא מת, אלא חצי מזה וחצי מזה. וזהו למעשה הפרדוקס שבניסוי המחשבתי של שרדינגר.

"פרדוקס החתול של שרדינגר" מדגיש את הבעיות הנובעות מניסיון לפרשנות של תורת הקוואנטים. למעשה שרדינגר ניסה בעזרת ניסוי זה להפריך את פרשנות קופנהגן; אך עד עתה לא נמצאה פרשנות למכניקת הקוואנטים שמקובלת על כלל הפיזיקאים, ולמעשה בכל הפרשנויות הקיימות היום למכניקת הקוונטים אפשר למצוא אבסורדים ופרדוקסים דומים.


התמונה נלקחה מויקיפדיה

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

19 תגובות

  • יאנה

    שאלה

    למה החתול לא יכול להיות אולי מת ואולי חי ? למה הוא חייב להיות גם מת וגם חי, או לא מת ולא חי? הרי אנחנו לא יודעים מה הולך בתוך התחבה, אז יכול להיות שהחתול חי ויכול להיות שמת. מצב של גם וגם לא נראה הגיוני.

  • ברוך ויכטר

    הדואליות של האלקטרון..ניסויי 2 הסדקים.

    באופן כולל האלקטרון הוא גל..כאשר מסתכלים או מודדים את הניסויי רואים מצב רגעי שבו האלקטרון נראה כחלקיק. ההסתכלות שלנו היא לא כל התמונה.

  • צבי הדר

  • צבי הדר

  • יוסי פרידמן

    החתול של שרדינגר

    מה שהבנתי הוא, שהפרדוקס מעורר בעיות, כגון "מהי עובדה?" ו"מהו ידע?".
    מה יש ב"פרדוקס" זה מעבר לכך?

  • חיים חביב

    החתול של שרדינגר

    שלום יוסי,
    אנא חדד את שאלתך.
    תודה.

  • תמר מחלב

  • שחר

    הניסוי רק מחשבתי!

    אם נעשה את הניסוי ממשי ונצפה עליו באמצעות מצלמה חסויה או רובוט, האם הניסוי יעבוד?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    לא

    עצם המדידה תשנה את תנאי הניסוי. זה דומה לניסוי החריץ הכפול, בו עצם מדידת מיקום או מהירות האלקטרון משנה את מיקומו/מהירותו.
    לסרטונים בנושא - http://goo.gl/It0kI

  • בנצי

    מדענים משועממים.

    במציאות החתול ימות לפני שהרדיואקטיביות תשפיע עליו. הוא פשוט ייחנק. יש פרדוקסים יותר גדולים ומפתיעים בפוליטיקה.

  • אלון

    ברק רשמתי פעם כבר תתאוריה שלי

    אבל אף אחד לא ענה לי - לא יודע למה

    אז אני יסביר אותה שוב אני לא רועה בעיה
    כי לפי התאוריה שלי (פרטי) פוטון מעביר אנרגיה
    ולכן הוא יכל להתפצל. או יותר נכון לפצל את ההאנגיה שלו. לשני פוטונים ויותר.

    ולכן הוא יכל להיות בכמה מקומות באותו זמן
    אטום לא יכל לעשות זות.

    עם התאוריה שלי לא נכונה אפשר לכבל הסבר
    אמיתי.

    אם אתה לא מבין אותה אני יכל להסביר יותר טוב.

    וסתם יצא לי לקרוא "החתול של שרדינגר"
    במקום אחר ואני לא חושב שהרעיון הובן פה

    הרעיון מאחורי "החתול" עם אני זוכר (ואני לא)
    שבגלל שפוטון (אטום) יכל להיות בשני מקומות באותו מקום באותו זמן.

    שברגע הפירוק החתול יכל להיות מת או חי באותו זמן. ואיך חתול יכל להיות מת וחי
    ולכן כדי לדעת עם החתול מת או חי צריך לצפות בו
    ורק ע"י הצפיה או היה חי או מת.
    אבל זה לא חשוב.

  • מתניה

    פרשנות קופנהגן.

    לא הצלחתי להבין את הבעיה בניסוי.
    הניסוי יוצא מנקודת הנחה שקריסת הגל מתבצעת רק כאשר עיניים אנושיות בודקות מה קרה. מסיבה זו – החתול גם חי וגם מת כל עוד אין ישות אנושית שפתחה את הקופסא.
    אולם במכניקת הקוונטים – דבר זה אינו ברור, ומסתבר שההיפך הוא הנכון: הגל קורס כאשר מכשיר מודד את מקומו, או, במלים אחרות: כאשר הגל משתתף ב"אינטרקציה" (מילה מושאלת, כמובן) עם כל חומר אחר.
    אם אכן כל מגע של הגל עם מכשיר מדידה או חומר וכדומה גורם לו לקריסה – הרי שבניסוי החתול של שרדינגר הענין ברור לגמרי: המונה גייגר פגש בפונקציית הגל, מאז קרסה הפונקציה, והחתול הוא או חי או מת.
    במה טעיתי?

  • תום

    תשובה לזה שמעלי

    המערכת כולה נמצאת במצב של אי וודאות. אנחנו לא יודעים (לא מודעים) למה שקורה בתיבה כשהיא סגור. לכן, אנחנו אומרים שכל האפשרוית מתרחשות בה (סופרפוזיציה).
    האינטרקציה של פונקצית הגל ושל מונה גייגר אכן מתרחשת אבל אנחנו לא רואים את התוצאות שלה (או *השלכות כלשהן)!!! למונה אין קשר עם ה"עולם שבחוץ" ולכן אנחנו לא מודעים לתוצאות הניסוי והן נמצאות בסופרפוזיציה זו לזו... נראה לי, שאם הינו יכולים להיות על המונה כך שאנחנו "חווים" את כל מה שהוא "מרגיש" אז הינו גורמים לקריסת פונקצית גל... אני חושב שעצם העובדה שאף אחד לא מודע לתוצאות גורם לכך שהמערכת בסופרפוזיציה...
    מילת המפתח בפתרון (לפי דעתי) היא תודעה. אף אחד לא מודע לתוצאות הניסוי והתוצאות שלו נמצאות בסופרפוזיציה זו לזו.

    *השלכות- דבר שאנחנו יכולים לחוש באמצעות אחד מחמשת החושים משלנו. זה יכול להיות שאנחנו שומעים משהו, רואים משהו (אפילו תוצאה מספרית כמו אחוז החומר שהתפרק), הרגשנו (פיזית.) גם התודעה שלנו "נכשת" באמצעות כל אחד מחמשת החושים...

  • חיים ברק

    לפני המדידה החתול בסופרפוציה "גם חי וגם מת"

    על פי פרשנות קופנהגן, גדלים פיזיקליים קיימים ומוגדרים היטב רק לאחר שנמדדו. כל עוד לא ביצענו מדידה, אין באפשרותנו לדעת את מצבו של החלקיק. לפני המדידה החלקיק נמצא בסופרפוזיציה של כל המצבים האפשריים.
    על כן, בניסוי המחשבתי של שרדינגר, לפני ביצוע המדידה החתול נמצא בסופרפוציה "גם חי וגם מת" וכאן האבסורד!
    חלקיק הנמצא בסופרפוזיציה של מצבים אפשריים, אף שהוא מוגדר כעובדה במכניקה הקוואנטית, הוא קונספט שלא מועבר בקלות למערכות מאקרוסקופיות, כמו חתולים.

  • מתניה

    איפה עובר הגבול בין העולם הקוונטי לבין עולם הגדלים המוחשיים

    בתוך הניסוי המחשבתי של החתול מוצב חיישן שאמור למדוד אם התפרק החומר.
    למה זה לא נקרא שהוא מודד את הגודל הפיזיקלי, ואם לא הוא - אז שהחתול ימדוד.
    האם יש ניסוי שמכריח את העובדה שסופרפוזיציה זה דוקא עד שאדם מודד?

    בניסוח אחר: איפה עובר הגבול בין העולם הקוונטי בו חוסר מדידה יוצר סופרפוזיציה, לבין עולם הגדלים המוחשיים - בו לא אומרים שסתם חתול שנסגור בקופסה עם רעל נמצא בסופרפוזיציה של אכל ומת או לא אכל וחי?

  • חיים

    שאלתך אכן חשובה

    שלום מתניה, שאלתך חשובה אך איני יכול לענות לך על רגל אחת. תוכל לשלוח שאלה במדור "שאל את המומחה" ואענה לך תשובה מפורטת.

  • חיים ברק

    בבקשה קרא את 2 התשובות הבאות

    מתניה,
    בבקשה קרא את 2 התשובות הבאות.

    אגב, הגבול הזה שבשאלתך, "אזור הדמדומים" הזה, שבין הפיסיקה הקלאסית לבין מכניקת הקוואנטים, קרוי "פיסיקה מזוסקופית".
    קישורים:
    הסבר על ניסוי ה EPR
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

    במכניקת הקוואנטים חלקיקים שזורים מושפעים זה מזה ללא תלות במרחק, למה אין זה נחשב מידע שעובר מהר ממהירות האור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

  • התשובה שלך לשאל...

  • משה

    לעגו של הטבע ליהירות אנשי המדע

    מענין . כמה מליארדי אטומים, אלקטרונים, פוטונים, ועכשיו גם חתולים שעוד לא יודעים אם הם חיים או מתים, יושבים ולועגים לאנשי המדע החשובים האלו. נכון יש הרבה מאוד דברים רציניים בהתפתחויות המדעיות. אי אפשר להכחיש את זה. אבל הבעיה היא היהירות לחשוב שאנחנו בשכלנו המוגבל גם יכולים לומר משפט כמו "אין אלוקים שברא את העולם אלא הוא נוצר מעצמו ועוד מעט נדע איך" . חבל רק שאנחנו חיים רק 70-80 שנה ואז לא נשאר מאיתנו כלום כי אין מציאות רוחנית. הכל חומר.