Wissenschaft

Schrödingers Katze: Was hat es damit auf sich?

Entstanden ist sie 1935, ihr Comeback hatte sie spätestens in der beliebten Serie "The Big Bang Theory": Schrödingers Katze. Als Gedankenexperiment vom Physiker und Nobelpreisträger Erwin Schrödinger ins Leben gerufen, taucht sie heute immer wieder in den Alltagsmedien auf. Doch was hat es eigentlich mit der berühmten Katze auf sich?

Nicht ganz die Kiste, die Erwin Schrödinger 1935 im Sinn hatte, aber ähnlich – Shutterstock / Dalibor Valek

Nicht ganz die Kiste, die Erwin Schrödinger 1935 im Sinn hatte, aber ähnlich – Shutterstock / Dalibor Valek

Ja, Katzen hatten auch vor Erfindung des Internets schon Kultpotenzial. Doch Schrödinger beweist nicht nur das. Hinter Schrödingers Katze verbirgt sich ein Gedankenexperiment, das beweisen soll, dass das Übertragen von Gesetzen der Quantenmechanik auf unsere Alltagswelt unsinnig ist.

Schrödingers Katze: Der Versuchsaufbau

Erwin Schrödinger stellt die Frage danach, ob eine Katze lebt oder nicht – es geht um den Zustand der Katze im Inneren einer nicht einsehbaren Kiste, die gleichzeitig eine Art tödliche Falle sein könnte. Keine Angst: Es handelt sich nur um ein Gedankenexperiment. Es kam kein Tier durch Erwin Schrödingers Hände zu Schaden. Die Antwort darf an dieser Stelle schon einmal vorweggenommen werden: Die Katze ist sowohl lebendig als auch tot. Wie bitte? Das geht doch gar nicht. Richtig! Doch gehen wir am besten Schritt für Schritt vor, indem wir uns den Versuchsaufbau anschauen:

• Eine Katze kommt für eine Stunde in eine nicht einsehbare Kiste.

• In der Kiste befindet sich außerdem ein instabiler Atomkern, der innerhalb einer bestimmten Zeitspanne mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zerfällt, sowie ein Geigerzähler mit Hammer und eine Flasche Blausäure.

• Sollte der Atomkern zerfallen, schlägt der Geigerzähler aufgrund der radioaktiven Strahlung an und löst den Hammer aus.

• Möglichkeit 1: Der Hammer könnte auf die Flasche mit Gift fallen, sodass die Katze sterben würde.

• Möglichkeit 2: Zerfällt der instabile Atomkern nicht, bliebe der Geigerzähler inaktiv und der Hammer würde die Flasche mit Blausäure nicht zertrümmern. Die Katze würde leben.

Warum lieben Katzen enge Kisten und Kartons? Ansehen

Das hat es mit Schrödingers Katze auf sich

Die Frage nach dem Zustand von Schrödingers Katze dient dazu, in Form eines Paradoxons aufzuzeigen, dass quantenmechanische Gesetze nicht so einfach mit den Gesetzen unserer alltäglichen Welt zusammenzubringen sind:

Objekte im Mikrokosmos fallen in den Bereich der Quantenmechanik. Einzelne Atome zum Beispiel, so etwa die radioaktiven Atome in Schrödingers Kiste, haben die Eigenschaft, keinen festen Zustand einzunehmen und zum Beispiel an zwei Orten gleichzeitig sein zu können, wenn wir sie nicht beobachten. Dies ist für die Atome normal und sogar notwendig. Nur dann, wenn wir einen Blick auf die Atome werfen, sind sie im Zustand konstant.

Im Makrokosmos, also unserer alltäglichen Umgebungswelt, sieht dies anders aus. Ein Haus etwa hat feste Eigenschaften. Einmal erbaut, steht es immer auf der einen Seite der Straße und kann sich nicht gleichzeitig auf der anderen Straßenseite befinden. Ähnlich ist es bei Lebewesen. Tiere wie Schrödingers Katze können nicht gleichzeitig tot oder lebendig sein, sondern haben stets einen dieser existenziellen Zustände.

Das bedeutet ...?

Für das Gedankenexperiment heißt dies: Solange wir den Atomkern in der nicht einsehbaren Kiste nicht beobachten, ist dieser zugleich zerfallen und nicht zerfallen – eine zugegebenerweise schwierige Vorstellung aus unserer makrokosmischen Sicht. Dies bedeutet in der Folge, dass der Geigerzähler anschlägt und nicht anschlägt, der Hammer fällt und nicht fällt, das Gift freigesetzt und nicht freigesetzt wird und die Katze lebendig und tot ist. Letzteres funktioniert allerdings nicht, da die Katze als Teil des Makrokosmos entweder das eine oder das andere sein muss und nicht beides gleichzeitig sein kann. Mikro- und Makrokosmos lassen sich also nicht so einfach zusammenbringen. Warum Erwin Schrödinger gerade eine Katze als Beispiel wählte, ist nicht bekannt. Immerhin findet sein Beweis deshalb Einkehr auf einfachtierisch.de.

Sie haben noch Fragen? Das folgende Video veranschaulicht das Experiment noch einmal:

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