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Die Katze im Karton

Katze sitzt im Pappkarton
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Heute ist Weltkatzentag und es ist uns gelungen, eine Beziehung zur Quantenphysik herzustellen. Kennen Sie Schrödingers Katze?

Zur Vorgeschichte: In der pharmazeutischen Chemie lernt jede PTA das Atommodell von Niels Bohr kennen. Da ist alles schön ordentlich: Neutronen und Elektronen sind jeweils gedacht an ihrem Platz auf den Ringen um den Atomkern des jeweiligen Elementes angesiedelt.

Doch diese Ordnung wurde durch eine Idee von Werner Heisenberg zerstört. Herr Heisenberg hatte die Idee von der Unschärfe. Denn es sei keineswegs sicher, dass die Elektronen immer schön ordentlich an einer Stelle warteten, bis sie gebraucht wurden. Sie sprangen vielmehr so unberechenbar hin und her - in Quantensprüngen eben - dass sie an keinem Platz so richtig verortet werden konnten, schon gar nicht in einer zweidimensionalen Zeichnung.

Niels Bohr war empört, denn immerhin war Werner Heisenberg sein Schüler gewesen. Die Idee der Quantenphysik schlug zu ihrer Zeit, um 1927, ein wie eine Bombe, und sogar Albert Einstein mochte nie daran glauben.

Da machte sich ein gewitzter Physiker daran, die Wissenschaftler in den Wahnsinn zu treiben, und zwar mittels eines Gedankenexperimentes. Der Nobelpreisträger Erwin Schrödinger ersann das Modell von „Schrödingers Katze“. Und das verlief folgendermaßen:

1. Man sperrt eine (imaginäre) Katze in einen Karton, in dem sich auch ein wenig radioaktive Substanz, ein Geigerzähler, ein Hammer und ein Fläschchen Blausäure befindet

2. Man wartet ab: Entweder die radioaktive Substanz zerfällt, dann geht der Geigerzähler los, der den Hammer auf das Fläschchen mit der Blausäure fallen lässt, die die Katze sofort tötet. Oder die radioaktive Substanz zerfällt nicht und dann passiert gar nichts. Beide Varianten haben eine Wahrscheinlichkeit von jeweils 50 Prozent.

Folgt man jetzt den Gesetzen der Quantenphysik, der ja auch ein Hauch von philosophischem Denken innewohnt, befindet sich die Katze im Karton in einem paradoxen Zustand: Sie ist zugleich tot und lebendig. Das Verhalten radioaktiver Substanzen wird nämlich durch eine Wellenfunktion beschrieben, die alle möglichen Ergebnisse beinhaltet. Also kann über das Schicksal der Katze keine definitive Aussage betroffen werden. Das ändert sich schlagartig, wenn man den Karton öffnet: Die Katze ist entweder tot oder lebendig.

Also, was denn nun?

Zum weiteren Nachdenken (viel Spaß dabei) hier noch einmal die drei Grundsätze der Quantenmechanik, die wikipedia sehr schön zusammenfasst:

1. Es ist nicht möglich, einen quantenmechanischen Zustand zu präparieren, bei dem der Ort und der Impuls beliebig genau definiert sind.

2. Es ist prinzipiell unmöglich, den Ort und den Impuls eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau zu messen.

3. Die Messung des Impulses eines Teilchens ist zwangsläufig mit einer Störung seines Ortes verbunden, und umgekehrt.

Alles ist möglich. Oder auch nicht. Wir wünschen einen schönen Weltkatzentag.

Alexandra Regner,

PTA/Redaktion

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