Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger kuantum mekaniğinin kurucularındandır; ama ününü aslında hiç yapmadığı bir şeye borçludur: Bir kediyle ilgili bir düşünce deneyine.

Bir kediyi, onu 1 saat içinde öldürme olasılığı %50 olan bir düzenek ile kapalı bir kutuya koyduğunu hayal etmiştir. 1 saatin sonunda şunu sorar:

“Kedi hangi durumdadır?”

Sağduyu bize kedinin ya canlı ya da ölü olacağını söyler, ama Schrödinger, kuantum fiziğine göre kutu açılmadan hemen öncesine kadar kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu belirtir. Ancak kutu açıldığı zaman tek bir belirli durum gözlenir. O zamana dek, kedi bulanık bir olasılıktır; hem öyle hem böyle. Schrödinger’in dikkat çektiği nokta, bu durumun saçmalığıydı.

Schrödinger’in zamanından beri kuantum mekaniğinin yorumları değişikliğe uğramış ve yeni yorumlar ortaya çıkmıştır. Bu yorumların Schrödinger’in kedisi deneyine bakışları değişiklik gösterir.

Kopenhag yorumu,

Kopenhag yorumu kuantum mekaniğinde en yaygın rağbet gören yorumlamadır. Kopenhag yorumlamasında gözlem yer aldığında sistem durumların süperpozisyonu olmaktan çıkar ve her ikisinden biri haline gelir. İyi tanımlanmamış yorumda bu düşünülmüş deney aslında doğanın ölçülebildiğini ya da gözlenebildiğini gösterdi. Kutu kapalıyken bu deney anlamlı yorumlanabilirdi, sistem anlık süperpozisyon durumuna geçtiğinde iki durum söz konusu (çürümüş çekirdek-ölü kedi, çürümemiş çekirdek-canlı kedi) ve sadece kutu açılıp gözlemlendiğinde dalga fonksiyonunun iki durumdan birinde kaldığı bilinebilir.

Kopenhag yorumuyla ilişkili bilim adamlarından biri olan Niels Bohr deneye farklı bir yorum getirdi: Bilinçli bir gözlemciye göre kutu açılmadan önce kedi ölü ya da diri olabilirdi. Kuantum dalga fonksiyonun geçersiz kalması için asıl deneyin sonucunun yalnız bir ölçüm aracıyla alınması (mesela sadece Geiger sayacıyla) yeterliydi.

Ensemble yorumu

Durum vektörü tek kedi deneyine uygulanamaz ama sadece pek çok hazırlanmış kedi deneyinin istatistiğidir. Ensemble yorumunu destekleyenler Schrödinger’in kedisi paradoksunun gereksiz olduğunu söylediler.

İlişkisel yorum

İlişkisel yorumlama gözlemciler arasında hiçbir temel ayrım yapmaz: İnsan, kedi ve aparatlar, canlı ya da cansız aynı statüye sahiptir. Bütün kuantum sistemleri dalga fonksiyonu evrimine dayalı kurallar tarafından yönetilir ve hepsi gözlemciyle ilişkilendirilir. Ama ilişkisel yorumlama aynı serinin etkinliklerini takip eden farklı gözlemcilerin sahip oldukları sistem hakkındaki bilgilere bağlıdır. Aynı zamanda kedi kutunun içindeki sistemin gözlemcisi olarak düşünülebilir. Kutu açılmadan önce doğası gereği canlı ya da ölü olması gereken kedi deney aletleri hakkında gerekli bilgiye sahiptir ama deneyci kutunun durumu hakkında bilgi sahibi değildir. Bu şekilde iki gözlemci de anlık olarak durumu farklı hesaplar.

Nesnel çökme teorisi

Nesnel çarpışma teorilerine göre, süperpozisyonlar bazı nesnel eşik değerlerinde (gözlemciden bağımsız olarak) ortadan kalkarlar. Bu yüzden kutu açılmadan önce kedinin durumu sabitlenir. Başka bir deyişle “kedi çevresini gözler” ya da “çevresi kediyi gözler.”

Nesnel çökme teorileri, süperpozisyonun zamanla yok olmasını açıklayabilmek için kuantum mekaniğinde değişikler yapılmasını gerektirir.

Kuantum fiziğini, felsefik açıdan o kadar rahatsız edici buluyordu ki, kurulmasına yardım ettiği bu kuramı terk ederek, biyolojiye ilişkin yazılar yazmaya başladı.

Ne kadar saçma görünürse görünsün, Schrödinger’in kedisi gayet gerçektir. Aslında, olması zorunludur. Eğer kuantum nesnelerin aynı anda, iki farklı durumda olmaları mümkün olmasaydı, bunu izlemek için kullanmakta olduğunuz bilgisayar da olmazdı.

Süperpozisyonun kuantum görüngüsü her şeyin hem parçacık hem de dalga olan ikili doğasının bir sonucudur. Bir nesnenin dalgaboyunun olması için uzayın bir bölgesi boyunca genişlemesi gerekir. Bu da onun aynı anda birden fazla konumu olduğu anlamına gelir. Ancak, uzayın çok küçük bir bölgesinde sınırlanmış nesnenin dalgaboyu kusursuz olarak tanımlanamaz. Yani aynı anda pek çok dalgaboyunda varolur. Gündelik hayattaki nesnelerin bu dalga özelliklerini görmeyiz, çünkü momentum arttıkça dalgaboyu azalır. Bir kedi nispeten büyük ve ağırdır. Tek bir atomu alıp, Güneş Sistemi boyutuna kadar şişirirsek, fizikçiden kaçmakta olan bir kedinin dalgaboyu Güneş Sistemindeki bir atom kadar olurdu. O kadar küçüktür ki, tespit edilemez; o nedenle kedinin dalga davranışını asla görmeyiz.

Elektron gibi küçük bir parçacık ise ikili doğasına ilişkin belirgin kanıtlar sergiler. İki ince yarık bulunan bir hedefe elektronları teker teker ateşlersek, her bir anda her elektron belli bir yerde gözlenir; parçacıklarda olduğu gibi. Ancak eğer deneyi çok defa tekrarlayarak tüm gözlemlerin toplam sonucuna baktığınızda, dalga davranışına özgü bir desen oluşturduklarını görürsünüz: Bir dizi çizgi. Yani neredeyse hiç elektron olmayan bölgelerle ayrılmış çok elektronlu bölgeler. Yarıklardan biri kapatılırsa çizgiler kaybolur. Bu da ortaya çıkan desenin, her bir elektronun aynı anda her iki delikten geçtiğini gösterir. Tek bir elektron sağa ya da sola gitmeyi seçmez, aynı anda hem sağdakinden hem soldakinden geçer. Durumların bu üst üste binişi, modern teknolojiye de götürüyor. Bir atom çekirdeği yakınındaki elektron yayılmış, dalgamsı bir yörüngededir. İki atom yeterince yakınlaştığında, elektronların atomlardan birini seçmesi gerekmez; elektronlar paylaşılır. Bazı kimyasal bağlar böyle oluşur. Bir moleküldeki bir elektron sadece A’da ya da sadece B’de değil, A+B’dedir. Daha fazla atom eklendikçe elektronlar daha fazla yayılarak, aynı anda çok fazla sayıda atom tarafından paylaşılırlar.

Bir katıdaki elektronlar belli bir atoma bağlı olmayıp, hepsi arasında paylaşılarak, büyük bir uzay bölgesine genişlerler. Durumların devasa üst üste binişi elektronların malzeme içindeki hareket biçimini yönlendirerek; iletken mi yalıtkan mı yoksa yarı iletken mi olacağını belirler. Elektronların atomlar arasında nasıl paylaşıldığını anlayabilmek, silikon gibi yarı iletken malzemelerin özelliklerini tam olarak kontrol edebilmemizi sağlıyor. Değişik yarı iletkenleri, doğru biçimde bir araya getirerek küçük ölçekte transistörler yapabiliyoruz; tek bir bilgisayar çipinde milyonlarcası olabiliyor. O çipler ve onlardan yayılan elektronlar, bu videoyu izlediğiniz bilgisayarı çalıştırıyor. Internet’in varolma nedeni, kedi videosu paylaşmaktır diye bayat bir şaka vardır. Daha derin bir düzeyde ise Internet’in varlığını Avusturyalı bir fizikçi ile onun hayali kedisine borçluyuz.