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El Gato de Schrodinger

Cualquiera que entrase ayer a cierta página de internet apenas conocida (sarcasmo) llamada www.google.com se habrá encontrado una curiosa imagen. En esta ocasión el doodle de los chicos de Google muestra una especie de fórmula matemática en la que se suman un gato vivo y un gato muerto y luego se divide entre raíz de 2. Supongo que muchos habréis reconocido correctamente que se trata del gato de Schrödinger, el motivo es el 126 cumpleaños del célebre físico austriaco. Vamos a aprovechar la ocasión para explicaros un poco por encima de que trata esta paradoja.

Primero un poco de teoría: La mecánica cuántica es la rama de la física que se encarga de estudiar como funciona el mundo a escalas mucho más pequeñas a las que nosotros estamos acostumbrados, escala molecular, atómica o incluso menor. La gracia es que el mundo a esas escalas tan pequeñas es completamente diferente al que nosotros conocemos y ocurren cosas muy extrañas en él. Ahora mismo estamos interesados en un aspecto llamado superposición o coherencia, que es una forma de describir un sistema cuando que no tiene un estado definido. Por ejemplo, imaginemos que el estado de la posición de un átomo puede estar a una distancia de x=0nm (a partir de ahora lo llamaremos |0>) de nosotros o puede estar a una distancia de x=1 nm (que llamaremos |1>), sin embargo la mecánica cuántica permite que este átomo este en |0> Y en |1>.

Es decir, el átomo está en los dos sitios a la vez (se suele escribir así: |P> = |0> + |1> ), éste es un tipo de cosas que nosotros nunca veremos en nuestro mundo cotidiano pero que realmente pasan en el mundo atómico. Sin embargo cuando los científicos intentamos medir en qué posición está el átomo, el 50% de las veces mediremos que está en |0> y el otro 50% mediremos que está en |1>.

Ésto puede llevaros a pensar que realmente lo que pasa es que el originalmente el átomo estaba 50%-50% en |0> o en |1> no en los dos a la vez; pero no, se han hecho muchas mediciones muy cuidadosas al respecto (experimentos muy curiosos e interesantes de los que os hablaré en otra ocasión) y sabemos 100% seguro que las partículas a escala cuántica pueden estar en estados diferentes al mismo tiempo. Pero que cuando lo medimos nunca vemos esta superposición sino que vemos un estado O el otro, este paso del estado superpuesto al estado medido se llama colapso o proyección y es un proceso que todavía no se entiende perfectamente, es un problema conocido como el problema de la medida.

Una de las primeras propuestas para solucionar el problema de la medida es la llamada “Interpretación de Copenague” que dice que el hecho de medir un sistema, lo cambia irremediablemente con lo que al final nunca podemos medir un sistema sin perturbarlo. Esta interpretación resolvía el problema pero había mucha gente a la que no les convencía, en 1935 Erwin Schrödinger (uno de los padres de la mecánica cuántica) diseñó un experimento mental para demostrar que la interpretación de Copenague es absurda: el famoso gato de Schrödinger. Vamos a verlo.

El gato de Schrödinger es un experimento pensado (thought experiment en ingles o Gedankenexperiment en alemán) que dice así: Un gato es encerrado en una caja de acero junto al siguiente dispositivo (que es a prueba de gatos): junto a un detector de radiación hay una pequeña muestra radiactiva pero tan pequeña que en el transcurso de una hora es tan probable que haya emitido radiación como que no, es decir hay un 50% de posibilidades de que el detector de radiación se active. Si esto pasa, el mecanismo activa un martillo que rompe un frasquito con un veneno mortal que mataría al gato en instantes. Según este esquema, al ser la radioactividad un proceso cuántico, en una hora tendríamos que la radiación se ha emitido y no emitido a la vez (|Radiación> = |Emitida> + |No emitida> ); pero claro que la radiación se emita implica que el gato está muerto (|Emitida> -> |Muerto>) y que no se emita implica que el gato esta vivo (|No emitida> -> |Vivo>) con lo que al final el estado de nuestro gato es |Gato> = |Vivo> + |Muerto>. Y esto por supuesto es absurdo, en el mundo microscópico de los átomos y la radiación las superposiciones son posibles pero en nuestro mundo cotidiano no. Entonces lo que hace que las superposiciones colapsen no puede ser el acto de medición (como dice la interpretación de Copenague) ya que de otro modo, un gato podría esta vivo y muerto a la vez siempre y cuando nosotros no lo comprobemos.

Apuntes finales:
1) Esto es mecánica cuántica, los físicos tenemos que estudiar varias asignaturas a lo largo de carrera para poder entender bien esta paradoja. Este artículo simplemente pretende dar un idea general de qué es el famoso gato de Schrödinger pero ni es riguroso ni exacto.
2) En el doodle de Google veréis que en vez de |Gato> hay una letra griega, eso es porque solemos representar los estados de los sistemas con letras griegas, en especial Psi. Además en el doodle al gato vivo + el gato muerto los esta diviediendo un raíz de 2, esto se llama factor de normalización pero para lo que estoy explicando no es muy importante.
3) Actualmente, la interpretación que se utiliza para explicar la falta de superposiciones en nuestro mundo cotidiano se llama decoherencia. Simplementa para que lo sepáin por si tenéis curiosidad 🙂
4) Esto es un experimento mental, ¡nunca se ha hecho realmente! A los físicos nos encantan los gatos y nunca haríamos algo así 🙂

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