El gato de Schrodinger


Os presentamos a la mascota de nuestro blog. El famosísimo  gato de Schrodinger.

Os pongo el enlace de Redes (uno de los mejores programas de la Tele):

Es el nombre que recibe un experimento imaginario, diseñado por el famoso físico Erwin Schrödinger en el año 1937. El objetivo del citado experimento es hacer comprensible a la gran mayoría algo que es oscuro incluso para la minoría. Pero es símplemente un ejemplo, una reducción de un concepto más complejo. Schrödinger propuso el experimento mental para ilustrar las diferencias entre interacción y medida en el campo de la mecánica cuántica.

Tanto este ejemplo como la teoría de la Indeterminación de Heisenberg se han aplicado a campos como el filosófico. Se hizo tan famoso su ejemplo que llegó a decir “cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola”.

¿Qué quéría explicar?

La física cuántica (o mecánica ondulatoria) es una de las principales ramas de la física que intenta explicar el comportamiento de la materia. Su ámbito es el mundo de lo más pequeño, y sus predicciones son distintas de las de la física clásica, es en este punto donde es necesario la existencia de ejemplos con elementos cercanos ya que las conclusiones de la física cuántica por lo que suelen desafiar el sentido común.

Una de las bases de la física cuántica, y de lo más dificil de entender desde una mentalidad convencional, es la dualidad onda-partícula.

Para entenderlo mejor os ponemos este video:

Lo que acabamos de ver sólo se da en niveles macroscópicos siendo para nosotros estos efectos irrelevantes. Así, aunque una partícula tiene una probabilidad mensurable (y a veces bastante elevada) de atravesar un muro a pesar de no tener la energía suficiente para ello, es absolutamente improbable (que no imposible, desde el lado de las matemáticas) de que una persona atraviese una pared sólida. Esto es así ya que la persona (y la pared) están formadas por una colección enorme de partículas, cada una de ellas con una pequeña probabilidad de atravesar la pared. La probabilidad de que la persona termine del otro lado de la pared es básicamente el producto entre todas las probabilidades individuales. Al tratarse de un producto de un número enorme de términos (y todos menores a “1”) la probabilidad de ver efectos cuánticos en objetos macroscópicos es muy pequeña.

Este experimento mental consiste en imaginar a un gato que se encuentra dentro de una caja, junto a un curioso dispositivo. Este dispositivo está formado por una ampolla de vidrio que contiene un veneno muy volátil y un martillo que pende sobre la ampolla de forma que puede romperla si cae sobre ella. Si esto ocurre, escapa el veneno y el gato muere. El mecanismo que controla el martillo no es más que un detector de partículas alfa, acondicionado de tal forma que, si detecta una partícula alfa, el martillo se suelta, rompe la ampolla y mata el gato. Caso contrario, el martillo permanece en su lugar, la ampolla no se rompe y el gato sigue vivo.

Una vez que se ha montado el dispositivo y el gato está cómodamente instalado en su interior, comienza el experimento. Al lado del detector se coloca un átomo radiactivo especial, que tiene una probabilidad del 50% de emitir una partícula alfa en un lapso de -por ejemplo- una hora. Cuando ese tiempo haya transcurrido, o bien el átomo ha emitido una partícula alfa o no la ha emitido. Como resultado de esto, el martillo habrá o no golpeado la ampolla, y el gato estará vivo o muerto. Por supuesto, no tenemos forma de saberlo si no la abrimos la caja para comprobarlo.

Aquí es donde las leyes de la mecánica cuántica hacen de este experimento algo mucho más interesante. En efecto, si intentamos describir lo que ocurre en el interior de la caja mediante estos principios, llegamos a una conclusión muy extraña: el gato es descripto por una función de onda (extremadamente compleja, por cierto) que da como resultado una superposición de dos estados combinados (mitad y mitad) de “gato vivo” y “gato muerto”. Esto significa que mientras la caja permanezca cerrada, el gato estaría a la vez vivo y muerto. De alguna manera, ocurre lo mismo que con el concepto de “trayectoria”, el estado del gato ha dejado de ser algo concreto para transformarse en una probabilidad.

La única forma de saber con certeza si el felino sigue gozando (o no) de buena salud es abrir la caja y mirar dentro. En algunos casos nos encontraremos con un gato vivo y en otros, con uno muerto. Según Schrödinger, lo que ha ocurrido es que, al realizar la medida, el observador interactúa con el sistema y lo altera, “rompiendo” la superposición de estados y el sistema se define en uno de sus dos estados posibles. Si nos aferramos al sentido común, resulta claro que el gato no puede estar vivo y muerto a la vez. Sin embargo, la mecánica cuántica garantiza que mientras nadie espíe el interior de la caja el gato se encuentra en una superposición de los dos estados “vivo/muerto”. Por supuesto, en este tipo de ejercicio mental el “observador” es cualquier dispositivo (humano o máquina) que pueda “mirar” el interior de la caja. Da igual si es un científico, una cámara o un sensor de alguna clase el que efectúa la acción de “mirar”.

Esta superposición de estados es una consecuencia de la naturaleza ondulatoria de la materia y su aplicación a sistemas macroscópicos -como un gato- es lo que nos lleva a paradoja propuesta por Schrödinger. De hecho, la sola idea de la existencia de un “gato medio vivo” es un atentado contra el sentido común.

Si no habéis entendido mucho Sheldon Cooper os lo explica (En el Cap. 1×17 The Big Bang Theory)

Si crees que entienden la Física Cuántica es que no has entendido nada” Richard Feynman.

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