el gato de Schrödinger

29.04.2008
El Gato de Schrödinger

Seguramente en algún momento de la vida se escuchó mencionar al experimento del Gato de Schrödinger; también es muy probable que nunca se haya recibido una explicación satisfactoria de su significado y que haya permanecido como un misterio más de la ciencia. Sin embargo ese experimento pensado, bastante simple, da cuenta de la visión que la ciencia desarrolló de la realidad durante los primeros treinta o cuarenta años del siglo XX. La física cuántica, al contrario de la relatividad, a veces va contra preceptos tan instalados en la mente humana que hace muy difícil su divulgación y por eso quedan tantas preguntas siempre abiertas. A veces encarar la solución de un problema es el mejor método para aproximar una teoría muy rica y compleja sobre la cual miles de científicos están trabajando alrededor del mundo.

El experimento (pensado, en alemán gedankenexperiment) que se plantea es bastante sencillo: se pone a un gato dentro de una caja cerrada (no se puede ver para adentro) junto con un átomo que tiene una probabilidad del 50% de desintegrarse y matar al gato. La pregunta que surge entonces es si el gato está vivo o está muerto. Este problema, planteado aproximadamente en 1935 por Erwin Schrödinger mezcla algunos elementos de la física cuántica (la probabilidad de desintegrarse) con la realidad cotidiana: la vida o la muerte de un gato; de esta forma queda evidenciada una de las dificultades intelectuales más grandes y complicadas de explicar que tiene la física cuántica: el concepto de superposición.

Para poder interpretar el resultado es necesario entender lo que se llaman “estados cuánticos”: un estado cuántico es un objeto matemático en el que se contiene toda la información de un objeto físico. Por ejemplo en el caso de un electrón moviéndose en el átomo, el estado cuántico tendría información sobre la energía, el momento angular y otras magnitudes físicas de interés. En general se puede hablar de dos tipos de estados, los puros, que son formados por un único estado cuántico y los mixtos que son formados por la suma de varios estados cuánticos diferentes. Al efectuar una medición de la energía del electrón, por ejemplo, sobre uno de los estados mixtos se podrá obtener alguno de los valores de la energía de los estados cuánticos presentes (y ningún otro,) cada uno con una determinada probabilidad.

El principio de superposición lo que dice es que si el mundo puede estar en un estado “A” y también en un estado “B” entonces también podrá estar en un estado que sea la combinación de ambos (estado mixto.) Sin embargo, al efectuar una medición de este estado sólo se podrá obtener “A” o “B”. Esto quiere decir que hasta el momento en el que se mide, el mundo estaba en los dos estados simultáneamente, pero luego de realizar una observación el estado colapsa a uno de los dos posibles: el “A” o el “B”. Es importante destacar que es posible medir ambos a veces con probabilidades diferentes, pero tarde o temprano, luego de realizar varias veces el experimento, se habrán obtenido los dos.

En el experimento de Schrödinger el gato puede estar tanto vivo (“V”) como muerto (“M”) y como ambos son estados posibles, también puede estar en una combinación que sea vivo Y muerto, “V” + “M”. Ambas realidades coexistirán hasta que un observador abra la caja, vea el estado en el que se encontraba el gato y haga colapsar el sistema a una sola posibilidad: o vivo o muerto.

Aunque parezca descabellado en un primer momento, experiencias en el que se tienen diferentes estados superpuestos son llevadas a cabo diariamente en laboratorios de todo el mundo. Es una concepción de la realidad que se aleja sobremanera de lo que se pensaba hasta el siglo XX (y de lo que aún hoy se piensa cotidianamente) y presupone grandes desafíos no sólo para los físicos, sino también para los filósofos de la ciencia, ya que se está planteando que la realidad es en función de que se la observe. Si nadie hubiera abierto la caja el gato continuaría estando vivo Y muerto; es ahí cuando surge una pregunta crucial: ¿el gato sabía que estaba vivo?

Modern Quantum Mechanics – J. J. Sakurai