Pomůže nám kvantová fyzika lépe popsat a vysvětlit podstatu ...
Jde o to, že energii nelze dělit donekonečna na rozmanitě velké dílky. Skládá se z kvant a vyskytuje se pouze v nich a v jejich násobcích. Není ...
jízlivým vtipem o kočce
Například Albert Einstein nesnášel její pravděpodobnostní charakter a prohlásil, že „bůh nehraje v kostky“. Kvantová mechanika ovšem prokázala, že se hra v kostky boží přízni těší. Erwin Schrödinger se pokusil kvantové mechanice vysmát <anchor>jízlivým vtipem o kočce</anchor>. Jenže ze zároveň živé i mrtvé Schrödingerovy kočky se stal veleúspěšný, přímo legendární mem, který k popularizaci kvantové mechaniky nesmírně přispěl.
Je Schrödingerova kočka mrtvá, či živá? | 100+1 zahraniční zajímavost
Je Schrödingerova kočka mrtvá, či živá? \| 100+1 zahraniční zajímavost [Přejít k hlavnímu obsahu](#main-content)

[![100+1 zahraniční zajímavost logo](https://www.stoplusjednicka.cz/themes/custom/stovka/assets/img/100+1_claim.svg)](/)

Vyhledat

- [Historie](/historie)
- [Příroda](/priroda)
- [Revue](/revue)
- [Vesmír](/vesmir)
- [Válka](/valka)
- [Věda](/veda)
- [Zajímavosti](/zajimavosti)
- [Cestování](/cestovani)

[Předplatné](https://www.epublishing.cz/predplatne-stoplusjednicka-puvodni)

# Je Schrödingerova kočka mrtvá, či živá?

V roce 1935 vytvořil Erwin Schrödinger myšlenkový experiment s kočkou, která je mrtvá i živá zároveň, aby ilustroval chyby ve vznikající kvantové teorii. Téměř o století později se jeho myšlenka už nezdá být tak absurdní

05.09.2020 \- [Brian Clegg](/taxonomy/term/5972)

[![](/sites/default/files/styles/x_100/public/clankyold/obrazky/1/5/9/9/2/5/7/3/4/0/schrodingerova_kocka.jpg?itok=cenrI6mX)](/sites/default/files/styles/x910_600/public/clankyold/obrazky/1/5/9/9/2/5/7/3/4/0/schrodingerova_kocka.jpg?itok=GJWXkPAX)

* * *

Roku 1935 nadnesl **Albert Einstein** spolu se svými kolegy hypotézu „kvantového provázání“, podle níž kvantová teorie předpovídá spojení mezi vzdálenými částicemi. Géniovi se ovšem hned zpočátku celá idea protivila a mluvil o ní jako o „strašidelné akci na dálku“. Doufal, že hypotéza kvantového provázání dokáže, že kvantová teorie – kterou neměl moc v lásce – byla nějakým způsobem chybná či ještě ne zcela pochopená.

Kvantové provázání představuje bizarní odnož kvantové teorie: **Podle ní jsou určité vlastnosti páru částic propojeny tak, že změříme-li hodnotu jedné z nich, okamžitě zjistíme také stav druhé – i kdyby je dělila vzdálenost celého vesmíru**. Zvláštní, že? Naneštěstí pro Einsteina, kvantové provázání se podařilo několikrát prokázat jako pravdivé, ovšem dosud jen na nižší než atomární úrovni.

## Oboje zároveň

Kvantová teorie popisuje, jak fungují nejmenší známé části vesmíru, a předvídá chování elektronů i atomů, molekul i fotonů – a to neuvěřitelně dobře: Dle předního fyzika **Richarda Feynmana** je kvantová teorie tak exaktní, že je to jako odhadovat vzdálenost mezi New Yorkem a Los Angeles s přesností na šířku lidského vlasu. Kvantové částice se však podle ní chovají úplně jinak než běžné předměty, s nimiž přicházíme do styku.

**Mezi její klíčové principy patří myšlenka, že se částice mohou v danou chvíli nacházet na více než jednom místě.** Kvantové částice kupodivu nemají konkrétní umístění, tedy pokud nevstupují do kontaktu s okolím nebo není-li jejich poloha konkrétně změřena. Namísto toho vše, co existuje, představuje pouhý souhrn pravděpodobností, kdy a kde se může daná částice vyskytovat – mluvíme o tzv. **superpozici stavů**. Právě zmíněný fenomén vede k myšlenkové hře s kočkou, která je živá i mrtvá zároveň.

Vzniká tak rozpor mezi naším každodenním makrosvětem s jeho předměty, jež dodržují předvídatelnou přesnost „klasické fyziky“, a mikroskopickým prostředím drobných objektů „kvantové fyziky“, kde vládne pravděpodobnost. Einsteina uvedená myšlenka natolik vyděsila, že prohlásil: _„Raději budu ševcem nebo zaměstnancem domu hazardu než fyzikem!“_

## Neprolomitelná šifra

V roce 1930, kdy Einstein vznesl proti kvantovému provázání námitky, nebylo možné tuto teorii potvrdit experimentem. Ale v 70. letech už takový pokus proveditelný byl a od té doby se jich odehrál bezpočet. **Dnes dokonce existuje několik možností, jak kvantové provázání aplikovat prakticky – třeba při tzv. kvantovém šifrování.**

Inspirací se stal nápad amerického bankéře a kryptografa **Franka Millera**, který před sto lety pracoval na neprolomitelné tabulkové šifře, známé dnes jako Vernamova. Úmyslem bylo dát odesílateli i příjemci klíč z náhodných hodnot, popsaný přístup však nezaručoval stoprocentní bezpečnost. Klíč totiž musely obdržet obě strany, a šifru šlo tudíž prolomit. **Kvantové provázání ovšem poskytuje náhodné hodnoty i na velmi vzdálených místech, a navíc umožňuje kontrolovat, zda částice zůstaly provázané, aniž by se na ně někdo podíval: Pokud jsou totiž změřeny, změní svůj stav. Nikdo cizí si tak nemůže přečíst náhodný klíč dřív, než částice dosáhnou svého cíle**. Čínští výzkumníci princip testovali pomocí fotonů, jež poslali na vzdálenost 1 200 kilometrů.

## Jako ze Star Treku

Kvantové provázání také umožňuje vytvořit teleport. Bez provázání nelze kvantové částice kopírovat, protože pokud je pozorujete, změní se jejich stav z neurčitého na variantu s určitými fyzikálními vlastnostmi. Provázání však může přenést stav z jedné částice do druhé, aniž by se na ni někdo podíval – tedy bez jeho změny. **Připomíná to transportér ze Star Treku, jen s tím rozdílem, že opravdová teleportace nikoho nikam nepřenáší, pouze na jiném místě vytvoří z „originálu“ kopii, aniž by se někam přesouval.**

Teleportovat člověka by bylo velmi nepraktické, protože tělo sestává z příliš mnoha atomů. Je však možné takto přesunout kvantovou informaci, což hraje zásadní roli při vzniku kvantových počítačů. U jejich standardních protějšků mají bity hodnotu 0, nebo 1. U kvantových počítačů je nahrazují kvantové bity neboli _qubity_, které kombinují současně pravděpodobnost nuly a jedničky, což speciálním programům umožňuje běžet mnohem rychleji než na normálním počítači.

## Kvantoví ptáci

Kvantové jevy se ovšem neustále objevují dokonce i mimo laboratoř. **Každá interakce hmoty s jinou látkou či světlem představuje kvantový proces. Veškerá elektronická zařízení spoléhají na kvantové jevy, a neobešlo by se bez nich ani Slunce**: Využívá pravděpodobnostní povahu umístění kvantových částic, což umožňuje, aby se k sobě atomy vodíku dostaly dost blízko na vytvoření fúze a následnou produkci energie.

Zvyšuje se i povědomí o kvantových procesech v biologii. Je možné, že rostliny při fotosyntéze směřují vyprodukovanou energii na konkrétní místo vlastního těla právě díky kvantovému provázání. Jeho princip také zřejmě holubům a červenkám umožňuje navigaci: Světlo pronikající do jejich očí zvyšuje energii elektronů. Mezi vlastnosti zmíněných částic patří tzv. spin, snadno ovlivnitelný malými odchylkami v magnetickém poli Země. **Má se tedy za to, že kvantová provázanost dovoluje ptákům „vidět“ magnetické pole pomocí propojení různých elektronů.**

## Jak daleko lze jít?

Je však možné kvantové jevy aplikovat na větší objekty než atomy a molekuly? Zdá se, že odpověď zní „ano“. **Simon Gröblacher** z nizozemské Technische Universiteit v Delftu spolu s kolegy provázal dvě mikroskopické křemíkové tyčinky, jež měřily méně než lidský vlas, a sice 10 × 1 × 0,25 miliontiny metru. Měly v sobě drobné kapsy, absorbující energii z laserového světla, jež způsobovalo vibrace. Bylo nastaveno tak, že se vibrace tyčinek propojily pomocí kvantového provázání, což je velice neobvyklé.

V předmětu popsané velikosti obyčejně dochází k interakci mezi různými atomy jak uvnitř, tak s těmi působícímu zvenčí, což vyvolá proces známý jako „dekoherence“. Poté následuje rozbití kvantového provázání. **Nicméně zde byl pokus úspěšný a nabízí se otázka: Pokud lze provázat dvě křemíkové tyčinky, jak daleko můžeme jít? Je možné provázat živé organismy?**

## Provázané organismy

Kvantová biologie představuje stále velmi mladý obor, ale několik vědců – inspirováno experimenty, jaké provedl například doktor Gröblacher – vymýšlí pokusy na využití kvantových efektů k provázání v živých organismech. Jedna výzkumná skupina dokonce věří, že už se jí něco podobného podařilo.

V roce 2016 **David Coles** z University of Sheffield spolu s kolegy vysílal světlo, jež se odráželo úzkou mezerou mezi dvěma zrcadly, skrz zelené sirné bakterie. Experiment vymysleli pro studování fotosyntézy, ale skupina z University of Oxford **při následné analýze dat zjistila, že se molekuly uvnitř sirných bakterií provázaly s fotony světla**. Vědci si zmíněným účinkem nejsou stoprocentně jistí: Prokázat provázání by totiž vyžadovalo nezávislé měření fotonů a bakterií, což v jejich konkrétním pokusu nebylo možné.

Vedoucí oxfordského projektu **Chiara Marlettová** přiznává, že práce s živými organismy je mnohem složitější než s kvantovými částicemi: _„V kvantové biologii jsou molekuly velmi chaotické a není snadné provést přesná měření. Museli bychom izolovat jednu molekulu živého organismu uvnitř bakterie a prokázat, že je provázaná se světlem.“_

## Teleportace v bakterii?

Pokud ovšem takové provázání u bakterií skutečně funguje, jde pravděpodobně o mechanismus přežití, který uvedené organismy používají k zachycení vzácného světla hluboko v oceánu. A kdyby se provázání prokázalo, otevřelo by bohatou škálu dalších možností. _„Vedla se dlouhá debata, zda lze kvantovou teorii aplikovat na všechny velikosti. Pokus ukázal, že biomolekuly v živých tvorech jsou dokonale schopné zobrazovat kvantové efekty pomocí provázání se světlem. Pozoruhodné také bylo, že zmíněná bakterie byla během celého experimentu živá,“_ objasňuje Marlettová.

Její kolega **Tristan Farrow** navrhl novou studii teleportace tak, že by provázal kvantové vlastnosti ve dvojici bakterií: _„Dlouho se mělo za to, že velké, horké a chaotické systémy – jako biomolekuly, nebo dokonce živé organismy – jsou ke kvantovým stavům nepřátelské. Že v nich provázání nepřetrvá dost dlouho, aby mělo v rámci našeho výzkumu smysl. Nevíme, jestli je to pravda ve všech případech, nebo zda dokážou určité struktury uvnitř těchto složitých molekul kvantové vazby ochránit.“_

## Hledá se využití

I v popsaném případě by se experiment mohl dočkat praktického využití. _„Biologií inspirovaný kvantový počítač představuje jednu z možností, jak náš výzkum uplatnit v praxi. Dále bychom mohli zkoumat také struktury inspirované biologií,“_ vysvětluje Farrow. _„Mohli bychom vytvořit umělý list pro sběr energie ze světla, a to s extrémní účinností – což znamená přímý podnět z přírody, konkrétně v tom, jak mohou fotosyntetické molekuly využívat kvantové superpozice k přenosu energie ze slunečního záření.“_

**TIP: [Jerome Friedman exkluzivně: Objevovat je stále těžší](https://www.stoplusjednicka.cz/jerome-friedman-exkluzivne-objevovat-je-stale-tezsi)**

Také Gröblacher se zajímá o pokusy zahrnující živé tvory. **V současnosti pracuje na uvedení plátku nitridu, tedy sloučeniny kovů s dusíkem, do superpozice stavů. S použitím laseru lze teoreticky získat sotva viditelnou membránu nitridu křemičitého, měřící asi milimetr, a rozvibrovat ji.** Gröblacher věří, že uspějí během několika let: _„Superpozice stavů zmíněných membrán by nám pomohla demonstrovat, že předměty, které vidíme pouhým okem, se stále chovají kvantově. My pak můžeme testovat dekoherenci – přechod mezi klasickou a kvantovou mechanikou.“_

## Gröblacherovy želvušky

Fyzik chce rovněž pokus rozšířit tak, že na membránu nitridu křemičitého a zároveň do superpozice umístí želvušky. K pozoruhodným přednostem zmíněných drobných organismů patří schopnost přežít i v případě dehydratace. Mohly by tedy zůstat v dehydrovaném stavu během experimentu, takže by neměl na jejich biologii žádný vliv. **Pokud by se pokus zdařil, dostaly by se Gröblacherovy želvušky coby živá stvoření do dvou stavů zároveň – a tím by se také proměnily ve skutečné Schrödingerovy kočky.**

## Co je Schrödingerova kočka?

Jde o myšlenkový experiment, který demonstruje zvláštní povahu kvantové superpozice. **Představte si kočku zavřenou v krabici s lahvičkou jedu, jež se automaticky rozbije, když se rozpadnou radioaktivní částice**. Radioaktivní rozpad patří k aspektům kvantové fyziky založeným na pravděpodobnosti. Nelze říct, kdy se částice rozpadnou – známe pouze pravděpodobnost jejich rozpadu v určitém čase. Po jeho uplynutí budou nepozorované částice v superpozici rozpadlých a nerozpadlých stavů.

Vše, co existuje před měřením, tedy než se někdo podívá do krabice, představuje pravděpodobnost. Jelikož ovšem život kočky závisí na stavu částic, znamená to také, že je živá i mrtvá zároveň? **Ve skutečnosti se nikdy nemůžeme přesvědčit, že je v jednu chvíli živá i mrtvá – dokud se nepodíváme do krabice. Jenže jakmile to uděláme, bude se už kočka nacházet v jednom z těchto stavů.** Experiment dobře ilustruje neintuitivní povahu kvantové fyziky.

#### Témata

[fyzika](/temata/fyzika) [věda](/temata/veda) [kvantová mechanika](/temata/kvantova-mechanika)

- Zdroj textu





BBC Science Focus, [100+1 zahraniční zajímavost](https://www.epublishing.cz/1001-zahranicni-zajimavost-132020)

- Zdroj fotografií





[Shutterstock](https://www.shutterstock.com/cs/image-illustration/schrodingers-cat-dead-alive-227038018)


* * *

## Další články v sekci

[![Preview](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)](https://www.stoplusjednicka.cz/genialni-leonardo-byl-da-vinci-vizionar-nebo-rafinovany-plagiator)

[Zajímavosti](/zajimavosti)

### [Geniální Leonardo: Byl da Vinci vizionář, nebo rafinovaný plagiátor?](/genialni-leonardo-byl-da-vinci-vizionar-nebo-rafinovany-plagiator)

11.09.2024

[![Preview](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)](https://www.stoplusjednicka.cz/sladke-dobrodruzstvi-svet-pod-hladinou-rek-jezer-zatopenych-lomu-zavrtu)

[Zajímavosti](/zajimavosti)

### [Sladké dobrodružství: Svět pod hladinou řek, jezer, zatopených lomů a závrtů](/sladke-dobrodruzstvi-svet-pod-hladinou-rek-jezer-zatopenych-lomu-zavrtu)

09.09.2024

[![Preview](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)](https://www.stoplusjednicka.cz/tragedie-v-amazonii-lide-nekontaktovaneho-kmene-zautocili-na-skupinu-delniku)

[Zajímavosti](/zajimavosti)

### [Tragédie v Amazonii: Lidé nekontaktovaného kmene zaútočili na skupinu dělníků](/tragedie-v-amazonii-lide-nekontaktovaneho-kmene-zautocili-na-skupinu-delniku)

08.09.2024

[![Preview](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,%3Csvg%20xmlns%3D'http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg'%20viewBox%3D'0%200%201%201'%2F%3E)](https://www.stoplusjednicka.cz/na-velikosti-nezalezi-jak-se-menil-pohled-spolecnosti-na-velikost-muzske-chlouby)

[Zajímavosti](/zajimavosti)

### [Na velikosti (ne)záleží: Jak se měnil pohled společnosti na velikost mužské chlouby?](/na-velikosti-nezalezi-jak-se-menil-pohled-spolecnosti-na-velikost-muzske-chlouby)

07.09.2024

* * *

[Nové časopisy Extra Publishing](https://www.epublishing.cz)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/valre240010_valka_revue_2024-10_titul-web212.jpg)](http://www.epublishing.cz/valka-revue-102024)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/iluhi240022_ih-2024-podzim_cislo22_titulweb212.jpg)](http://www.epublishing.cz/ilustrovana-historie-podzim-2024)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/vr-special-bunkry_valrs240001_titul212-web.jpg)](http://www.epublishing.cz/delostrelecke-tvrze)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/booka240028_depeche-mode_2024-09_titul212_web.jpg)](http://www.epublishing.cz/depeche-mode)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/100hi240009_1001_historie_2024_09_212.jpg)](http://www.epublishing.cz/1001-historie-92024)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/100zz240015_1001_2024_15-web212.jpg)](http://www.epublishing.cz/1001-zahranicni-zajimavost-152024)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/fanzi240013_bz_manchester-utd-2024-08_titul_230x297_212.jpg)](http://www.epublishing.cz/manchester-united)

[![](https://www.epublishing.cz/sites/default/files/obalky/2024/09/zvejk240009_bz-paj_dinosauri_2024-08_cover-web_212.jpg)](http://www.epublishing.cz/uzasni-dinosauri)

[RSS](https://www.stoplusjednicka.cz/rss.xml) [O serveru (Redakce)](https://www.stoplusjednicka.cz/redakce)

© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907