Gato de Schrödinger
El gato de Schrödinger es un experimento mental sobre la física cuántica. Erwin Schrödinger lo propuso en 1935, como reacción a la interpretación de Copenhague de la física cuántica.
Schrödinger escribió:
Incluso se pueden montar casos bastante ridículos. Se encierra a un gato en una cámara de acero, junto con el siguiente dispositivo (que debe estar asegurado contra la interferencia directa del gato): en un contador Geiger, hay un pedacito de sustancia radiactiva, tan pequeño, que tal vez en el transcurso de una hora sólo decaiga uno de los átomos, pero también, con igual probabilidad, tal vez ninguno; si esto sucede, el tubo del contador se descarga y a través de un relé libera un martillo que hace añicos un pequeño frasco de ácido cianhídrico. Si se deja todo este sistema a su aire durante una hora, se diría que el gato sigue vivo si mientras tanto ningún átomo se ha descompuesto. La función psi de todo el sistema lo expresaría teniendo en él al gato vivo y al muerto (perdón por la expresión) mezclados o untados a partes iguales.
Es típico de estos casos que una indeterminación originalmente restringida al ámbito atómico se transforme en una indeterminación macroscópica, que puede ser resuelta por la observación directa. Eso nos impide aceptar tan ingenuamente como válido un "modelo borroso" para representar la realidad. En sí mismo, no encarnaría nada confuso o contradictorio. Hay una diferencia entre una foto movida o desenfocada y una instantánea de nubes y bancos de niebla.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (La situación actual de la mecánica cuántica), Naturwissenschaften
(traducido por John D. Trimmer en Proceedings of the American Philosophical Society)
En términos sencillos, Schrödinger afirmó que si se coloca un gato y algo que podría matar al gato (un átomo radiactivo) en una caja y se sella, no se sabría si el gato estaba vivo o muerto hasta que se abriera la caja, de modo que hasta que se abriera la caja, el gato estaba (en cierto sentido) tanto "vivo como muerto". Esto se utiliza para representar cómo funciona la teoría científica. Nadie sabe si una teoría científica es correcta o incorrecta hasta que dicha teoría puede ser probada y demostrada.
La física puede dividirse en dos tipos: la física clásica y la mecánica cuántica. La física clásica explica la mayoría de las interacciones físicas, como por ejemplo, por qué una pelota rebota al caer. También puede utilizarse para predecir interacciones físicas, como lo que ocurrirá cuando se deje caer una pelota. Sin embargo, hay algunas interacciones físicas que no explica; por ejemplo, cómo la luz puede convertirse en electricidad. La mecánica cuántica permite a los físicos explicar por qué suceden estas cosas.
La interpretación de Copenhague se utiliza para explicar lo que le ocurre a la parte más pequeña de un átomo (una partícula subatómica) sin mirarla (observándola o midiéndola). Las matemáticas se utilizan para mostrar la probabilidad de que algo le ocurra a la partícula. Una partícula podría describirse como un 50% de probabilidad de estar en un lugar en un momento dado, o un 50% de probabilidad de estar en un lugar en otro momento. Esto también podría expresarse como un gráfico (o forma de onda). Esto es muy conveniente cuando se hacen cálculos de física cuántica.
Sin embargo, la única manera de estar 100% seguro de dónde está una partícula, es observarla. Hasta el momento en que la observas, la Interpretación de Copenhague dice que la partícula está ahí y no está ahí. Sólo cuando se observa la partícula se sabe si está o no está.
Aunque esto tiene sentido en la física cuántica, no lo tiene en la física clásica (del mundo real).
Schrödinger quería demostrar que esta forma de pensar en la mecánica cuántica llevaría a situaciones absurdas. Diseñó un experimento mental.
Se coloca a un gato en una habitación separada del mundo exterior.
Un contador Geiger que cuenta la cantidad de desintegración radiactiva y un poco de un elemento radiactivo están en la habitación.
En el plazo de una hora, uno de los átomos del material radiactivo puede decaer (o descomponerse porque el material no es estable), o puede no hacerlo.
Si el material se rompe, liberará una partícula atómica, que golpeará el contador geiger, que liberará gas venenoso, que matará al gato.
La pregunta ahora es: al final de la hora, ¿el gato está vivo o muerto? Schrödinger dice que, según la Interpretación de Copenhague, mientras la puerta esté cerrada, el gato está vivo y muerto. No hay forma de saberlo hasta que se abre la puerta. Pero al abrir la puerta, la persona está interfiriendo en el experimento. La persona y el experimento tienen que describirse mutuamente.
Al observar el experimento, la persona ha influido en él, por lo que puede no darnos la respuesta correcta.
El experimento mental fue inventado por Schrödinger para demostrar la insensatez de pensar en estados cuánticos para objetos grandes. También ha sido referenciado muchas veces en la cultura pop.
Un gato, con un contador Geiger, y un poco de veneno en una caja sellada. La mecánica cuántica dice que, al cabo de un tiempo, el gato está tanto vivo como muerto. Una persona que mire dentro de la caja encontrará al gato vivo o muerto, aunque se supone que está tanto vivo como muerto antes de mirar dentro de la caja.
Figura de gato a tamaño real en el jardín de la Huttenstrasse 9 de Zúrich, donde vivió Erwin Schrödinger entre 1921 y 1926. Dependiendo de las condiciones de luz, el gato aparece vivo o muerto.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el gato de Schrödinger?
R: El gato de Schrödinger es un experimento mental sobre física cuántica, propuesto por Erwin Schrödinger en 1935 como reacción a la interpretación de Copenhague de la física cuántica. Consiste en un escenario hipotético en el que se coloca a un gato en una cámara de acero con un dispositivo que contiene material radiactivo y que potencialmente podría matar al gato. La cuestión que plantea el experimento es si el gato estará vivo o muerto cuando se abra la caja.
P: ¿Qué dice la interpretación de Copenhague sobre las partículas?
R: La interpretación de Copenhague afirma que es imposible saber con certeza en qué estado se encontrará una partícula hasta que haya sido observada, por lo que antes de la observación puede decirse que existe en ambos estados a la vez.
P: ¿Cómo demostró Schrödinger este concepto?
R: Schrödinger demostró este concepto a través de su experimento mental consistente en colocar un gato dentro de una caja sellada con material radiactivo. Sugirió que hasta que no se abriera la caja no se sabría si el gato estaba vivo o muerto, de modo que hasta entonces existiría en ambos estados a la vez.
P: ¿Cuáles son los dos tipos de física mencionados en este texto?
R: Los dos tipos de física que se mencionan en este texto son la física clásica y la mecánica cuántica. La física clásica explica la mayoría de las interacciones físicas y puede predecir interacciones físicas, mientras que la mecánica cuántica proporciona una explicación para algunas interacciones físicas que la física clásica no puede explicar.
P: ¿Cómo influye la observación de algo en un experimento?
R: Observar algo puede influir en un experimento porque al observar un experimento, uno puede interferir en sus resultados debido a su presencia y a sus acciones durante la observación. Esto significa que los resultados obtenidos de dicho experimento pueden no reflejar necesariamente la realidad con exactitud, ya que han sido influidos por factores externos.
P: ¿A qué se refiere la "psi-función"?
R: La psi-función se refiere a las ecuaciones matemáticas utilizadas para describir la probabilidad de que algo ocurra dentro de la mecánica cuántica sin tener que mirarlo realmente (observarlo).
