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La paradoja de Schrödinger
El gato de Schrödinger es la paradoja más popular de la cuántica. La propuso el nobel austríaco Erwin Schrödinger en 1935. Es un experimento mental que muestra lo desconcertante del mundo cuántico. Tiene distintas variantes, exponemos la más sencilla.
Erwin Schrödinger
Imaginemos un gato dentro de una caja completamente opaca. En su interior se instala un mecanismo que une un detector de electrones a un martillo. Y, justo debajo del martillo, un frasco de cristal con una dosis de veneno letal para el gato. Si el detector capta un electrón activará el mecanismo, haciendo que el martillo caiga y rompa el frasco.
Se dispara un electrón. Por lógica, pueden suceder dos cosas. Puede que el detector capte el electrón y active el mecanismo. En ese caso, el martillo cae, rompe el frasco y el veneno se expande por el interior de la caja. El gato lo inhala y muere. Al abrir la caja, encontraremos al gato muerto. O puede que el electrón tome otro camino y el detector no lo capte, con lo que el mecanismo nunca se activará, el frasco no se romperá, y el gato seguirá vivo. En este caso, al abrir la caja el gato aparecerá sano y salvo.
Hasta aquí todo es lógico. Al finalizar el experimento veremos al gato vivo o muerto. Y hay un 50% de probabilidades de que suceda una cosa o la otra. Pero la cuántica desafía nuestro sentido común.
El electrón es al mismo tiempo onda y partícula. Para entenderlo, sale disparado como una bala, pero también, y al mismo tiempo, como una ola o como las ondas que se forman en un charco cuando tiramos una piedra. Es decir, toma distintos caminos a la vez. Y además no se excluyen sino que se superponen, como se superpondrían las ondas de agua en el charco. De modo que toma el camino del detector y, al mismo tiempo, el contrario. El electrón será detectado y el gato morirá. Y, al mismo tiempo, no será detectado y el gato seguirá vivo. A escala atómica, ambas probabilidades se cumplen. En el mundo cuántico, el gato acaba vivo y muerto a la vez, y ambos estados son igual de reales. Pero, al abrir la caja, nosotros sólo lo vemos vivo o muerto.
¿Qué ha ocurrido? Si ambas posibilidades se cumplen y son reales, ¿por qué sólo vemos una? La explicación es que el experimento aplica las leyes cuánticas, pero el gato no es un sistema cuántico. La cuántica actúa a escala subatómica y sólo bajo determinadas condiciones. Sólo es válida en partículas aisladas. Cualquier interacción con el entorno hace que las leyes cuánticas dejen de aplicarse.
Muchas partículas juntas interactúan entre sí, por eso la cuántica no vale en el mundo de lo grande, como el gato. Tampoco cuando hay calor, pues el calor es el movimiento de los átomos interactuando. Y el gato es materia caliente. Pero lo más sorprendente es que incluso nosotros, al abrir la caja y observar el resultado del experimento, interactuamos y lo contaminamos.
Así es. Una curiosa característica de la cuántica es que el mero hecho de observar contamina el experimento y define una realidad frente a las demás. Einstein expresaba así su desconcierto: "¿quiere esto decir que la Luna no está ahí cuando nadie la mira?"
Conclusión: cuando el sistema cuántico se rompe, la realidad se define por una de las opciones. Sólo veremos al gato vivo o muerto, nunca ambas. Este proceso de tránsito de la realidad cuántica a nuestra realidad clásica se llama decoherencia, y es la responsable de que veamos el mundo tal y como lo conocemos. Es decir, una única realidad.
¿El motivo de este Post? Es el siguiente:
Mención en The Big Bang Theory
En el final de la Primera Temporada, Leonard finalmente reúne el coraje suficiente para invitar a Penny a salir. Penny no está acostumbrada a salir con tipos como Leonard y eso pudo ocasionar que sus relaciones anteriores no hayan funcionado, pero por otro lado si esta relación no termina bien, se arriesgaría a perder un buen amigo.
Penny le pide algún consejo a Sheldon porque debería conocer a Leonard más que al resto. Sheldon le da la solución de considerar al gato de Schrodinger.
Penny confunde Schrodinger con la vecina del apartamento 2A pero Sheldon la corrige de inmediato diciéndole que esa es la Señorita Grossinger, y le comienza a explicar que en 1935, Erwin Schrödinger, en un intento de explicar la interpretación de la física cuántica de Copenhague, propuso un experimento donde un gato es situado dentro de una caja con conductos de veneno que serian abiertos en un momento aleatorio y como nadie sabe cuándo o si el veneno se ha introducido, hasta que la caja se abriese, el gato puede ser considerado tanto vivo como muerto.
Penny no entendió la explicación y Sheldon le responde que eso es porque aun no terminaba de explicar. Sheldon continua diciendo que simplemente el gato de Schrodinger es la potencial relación que tiene ella con Leonard ahora mismo, puede ser pensada tanto como mala y como buena, y que solo abriendo la caja se puede averiguar cuál es.
Penny cree entender lo que trata de decir Sheldon. Ella debe salir con Leonard, Pero Sheldon le responde que eso no era lo que quería decir, y comienza a explicarle el experimento del gato de Schrödinger todo de nuevo.
En el día de la cita, Leonard va a buscar a Penny y estos dos se demostraban muy nerviosos. Penny le dice que antes de salir deberían hablar pero Leonard le pregunta antes si conocía sobre el gato de Schrodinger. Penny le responde que conoce demasiado sobre ese gato por lo que Leonard la besa sorpresivamente. Al terminar, Penny concluye que la relación podía funcionar
Pope Benedict XVI pets Pushkin the cat, held by Father Anton Guziel, at the Oratory of St. Philip Neri in Birmingham, England, Sept. 19, 2010. The pope visited the oratory after beatifying Cardinal John Henry Newman. (CNS photo/L'Osservatore Romano)
Pope Benedict XVI pets a lion cub during an audience with circus performers and music bands in Paul VI hall at the Vatican Dec. 1, 2012. (CNS photo/Paul Haring)
