החתול שלא היה אמור להיות חי וגם מת

דוד: בשנת 1935 תיאר הפיזיקאי ארווין שרדינגר תרחיש משונה: חתול נעול בתוך תיבת פלדה אטומה יחד עם בקבוקון של גז רעיל, מונה גייגר, ומעט חומר רדיואקטיבי. הרעיון הזה הטריד אותו; מטרתו הייתה להצביע על בעיה עמוקה בהבנת הטבע, בעיה שנולדה עשר שנים קודם לכן.

אליסון: במהלך שנות העשרים של המאה העשרים ניסו פיזיקאים לתאר את התנהגותם של אטומים וחלקיקים, וגילו שחוקי היומיום המוכרים אינם פועלים שם. שרדינגר עצמו פרסם בשנת 1926 משוואה מפורסמת, משוואת גל, שמתארת את החלקיקים האלה לא כנקודות מוצקות בחלל, אלא כגל של הסתברויות.

דוד: מכאן צמח מושג היסוד של התורה החדשה: סופרפוזיציה, כלומר מצב שמשלב כמה אפשרויות יחד. בעולם התת־אטומי, חלקיק אינו נמצא במקום יחיד ומוגדר עד לרגע שבו מודדים אותו. ניקח למשל אטום רדיואקטיבי בודד. לפי התיאוריה, יש סיכוי קבוע, נניח של חמישים אחוזים, שהאטום יתפרק במהלך שעה אחת. לפני שמבצעים מדידה, הפיזיקה אינה קובעת אם הוא התפרק או לא; היא מתארת אותו כשילוב של שני המצבים גם יחד.

אליסון: הקבוצה המובילה באותם ימים, ובראשה נילס בוהר וורנר הייזנברג, גיבשה את מה שמכונה "פרשנות קופנהגן". הגישה שלהם קבעה שלמערכת קוונטית אין מצב מוגדר וממשי לפני המדידה, ושרק עצם המדידה מכריח אותה לבחור באחת האפשרויות. אלברט איינשטיין התנגד לרעיון הזה בתוקף, ובשנת 1935 טען במאמר משותף שהתורה הקוונטית פשוט אינה שלמה. שרדינגר החליף מכתבים עם איינשטיין, והחליט לבנות ניסוי מחשבתי שימחיש לאן מובילה הפרשנות הזאת.

דוד: המנגנון שתכנן היה פשוט וקטלני. אם האטום מתפרק במהלך השעה, מונה הגייגר מזהה את הקרינה ומפעיל פטיש קטן; הפטיש מרסק את בקבוקון הרעל, והחתול נושם את הגז ומת. אם האטום אינו מתפרק, דבר אינו קורה, והחתול נשאר בחיים.

אליסון: שרדינגר שאל מה קורה בסוף אותה שעה, רגע לפני שמישהו פותח את הדלת ומביט פנימה. אם מקבלים את פרשנות קופנהגן כפשוטה ומחילים אותה ישירות על העולם הגדול, גורלו של החתול קשור במצבו של האטום. מכיוון שהאטום נמצא בסופרפוזיציה, כלומר חציו מפורק וחציו שלם, נגזר עלינו לתאר גם את החתול עצמו כסופרפוזיציה: יצור שהוא בעת ובעונה אחת גם חי וגם מת. שרדינגר הציג את הדוגמה הזאת כדי להפריך את הטענה: אם תיאוריה מגיעה למסקנה כזאת על עצמים בעולמנו, משהו בהסבר שלה לקוי.

דוד: השאלה מה מתרחש בתוך הקופסה המשיכה להעסיק את עולם הפיזיקה עשרות שנים. תומכי פרשנות קופנהגן טענו שהשאלה עצמה חסרת משמעות, ושמדע עוסק רק בתוצאות של תצפיות ולא במה שקורה ללא צופה. אחרים חיפשו תשובות ממשיות יותר. בשנת 1957 הציע יו אוורט את פרשנות העולמות המרובים: שתי האפשרויות אכן מתממשות, אלא שהיקום מתפצל לשני ענפים נפרדים; באחד מהם החתול שורד, ובשני הוא מת.

אליסון: החל משנות השבעים הציעו פיזיקאים מנגנון אחר, שנקרא דה־קוהרנטיות: אובדן התכונות הקוונטיות בעקבות מגע עם הסביבה. לפי ההסבר הזה, גוף גדול ומורכב כמו חתול נמצא במגע מתמיד עם אינספור מולקולות אוויר, חום וקרינה. המגעים האלה מוחקים את הערבוב הקוונטי מיד. במעבדות כיום הצליחו להביא עצמים גדולים יחסית, כמו מולקולות ענק, למצב של סופרפוזיציה. אלא שיצור חי מורכב ממיליארדי מיליארדים של אטומים, ואיש לא הציב חתול שלם במצב כזה. הפיזיקאים עדיין חלוקים בשאלה אם תהליך הדה־קוהרנטיות פותר כליל את בעיית המדידה.

דוד: עם השנים יצא החתול של שרדינגר מגבולות הפיזיקה והפך לדימוי שגור. רבים משתמשים בו בכל פעם שדבר מה נותר לא מוכרע: מכתב שטרם נפתח, תוצאה של בדיקה רפואית הממתינה במעטפה, או החלטה על קבלה לעבודה.

אליסון: חוסר ודאות בחיי היומיום נובע מחוסר ידיעה: המכתב כבר נכתב, והתוצאה במעטפה היא עובדה מוגמרת. תרבות הפופ הפכה את החתול לסמל של שני מצבים מנוגדים שמתקיימים יחד, בניגוד גמור לכוונתו של שרדינגר — להזהיר מפני קבלה עיוורת של רעיון הנוגד את השכל הישר. כמעט מאה שנים חלפו מאז הגדיר שרדינגר את הרעיון הזה מגוחך, ופיזיקאים עדיין חלוקים בשאלה מה באמת מתרחש בתוך הקופסה. תודה שהאזנתם לנו.

דוד: הפרק הזה נוצר בפודקאסטרי. אפשר למצוא אותנו בכתובת פודקאסטרי דוט אפ.