Gato de Schrödinger: explicación en términos simples

Cuando las personas escuchan por primera vez sobre el «Gato de Schrödinger», surgen muchas preguntas: «¿Es un experimento real? ¿Por qué se habla de un gato y una caja en física? ¿Acaso un gato puede estar vivo y muerto al mismo tiempo?»

En este artículo analizaremos este famoso experimento mental, por qué es tan importante en la física cuántica y cómo esta idea puede ser útil en nuestra vida cotidiana.

Brevemente sobre el autor y el propósito del experimento

El protagonista de la historia es Erwin Schrödinger, un físico austriaco y uno de los fundadores de la mecánica cuántica. En 1935, ideó una situación imaginaria con un gato en una caja para demostrar lo extrañas que son las leyes cuánticas cuando intentamos aplicarlas a objetos grandes y no solo a partículas diminutas.

Entonces, imagina:

1. Hay una caja opaca con un gato vivo dentro.
2. En la caja hay una fuente radiactiva con un 50% de probabilidad de desintegración (es decir, puede activarse o no en un tiempo determinado).
3. Un detector que detecta la desintegración activa un mecanismo: si ocurre la desintegración, el frasco con veneno se rompe y el gato muere. Si no hay desintegración, el gato sobrevive.
4. La caja está cerrada y nadie puede mirar dentro.

Según las leyes de la mecánica cuántica (si las tomamos "literalmente"), dentro de la caja el gato está en un estado "suspendido": vivo y muerto al mismo tiempo, hasta que abrimos la tapa y miramos. Suena absurdo, pero ahí radica la paradoja: cuando se trata de micropartículas, esta "superposición" (dos estados a la vez) es algo normal. Pero aplicar esto a un gato parece demasiado extraño.

¿Por qué el gato puede estar vivo y muerto?

En la física cuántica existe el concepto de superposición. Esto significa que una partícula (por ejemplo, un electrón) puede estar en varios estados al mismo tiempo hasta que medimos dónde y cómo está. Pero un gato no es una partícula microscópica, ¿verdad? De hecho, Schrödinger usó este contraste para mostrar lo ilógico que parece aplicar las leyes cuánticas a los objetos grandes de nuestra vida cotidiana.

Mientras la caja esté cerrada, no sabemos si el mecanismo se activó o no. Desde el punto de vista de las matemáticas cuánticas, existe una probabilidad de que el gato esté vivo y otra de que esté muerto. Hasta el momento en que realmente miremos dentro, teóricamente se puede decir que el gato "existe" en ambos estados. Pero al abrir la caja, inmediatamente veremos un estado específico (el gato está vivo o muerto).

¿Dónde está la paradoja?

En el mundo ordinario, las cosas o suceden o no. Un gato no puede estar "medio vivo". Pero en el mundo cuántico, las cosas aparentemente imposibles, como que una partícula esté en dos lugares a la vez, ocurren todo el tiempo. La "paradoja del gato de Schrödinger" nos recuerda que los efectos cuánticos no siempre encajan en la lógica de nuestra experiencia cotidiana.

Los científicos ofrecen diferentes explicaciones sobre por qué no vemos estas "extrañezas" a nuestro alrededor:

• La interpretación de Copenhague dice: "el sistema definitivamente 'elige' un estado en el momento de la observación".
• La interpretación de los muchos mundos sugiere que todas las opciones ocurren en mundos paralelos. En uno, el gato está vivo; en otro, no.
• La decoherencia señala que la interacción con el entorno "borra" los efectos cuánticos, convertiéndolos en eventos familiares para nosotros.

No es necesario profundizar en los detalles; lo importante es entender que el Gato de Schrödinger fue creado para mostrar que la física cuántica se comporta de una manera muy diferente a como estamos acostumbrados a pensar sobre la realidad.

¿Qué nos aporta?

A primera vista, no está claro cómo un "gato mítico" puede ayudarnos en la vida. Sin embargo, a continuación presentamos algunas ideas interesantes al respecto.

Saber vivir con la incertidumbre

El Gato de Schrödinger simboliza una situación en la que el resultado no está claro hasta el último momento. En la vida, también a menudo estamos en un estado de "no sé si funcionará o no". A veces, simplemente hay que aceptar que sin una acción concreta nunca sabremos si el gato está "vivo o muerto".

No obsesionarse con un solo escenario

La mecánica cuántica sugiere muchos caminos posibles. Esto nos recuerda que en la vida, a menudo no hay una "única opción correcta". Siempre puede haber alternativas y planes de respaldo.

Actuar en lugar de pensar infinitamente

Si constantemente tememos abrir "la caja" por miedo al fracaso, seguiremos en un estado de suspensión, sin conocer el resultado. A veces, simplemente hay que dar un paso adelante, por más aterrador que parezca.

Hechos interesantes

1. ¿Schrödinger no amaba a los gatos? Existe el mito de que Erwin Schrödinger "maltrataba" a los gatos. En realidad, su experimento nunca se llevó a cabo; fue un modelo puramente teórico diseñado para demostrar las paradojas de la teoría cuántica. Schrödinger usó un gato simplemente como ejemplo de un ser bien conocido por todos, para el cual una situación completamente absurda tendría lugar desde el sentido común.
2. Erwin Schrödinger y su contribución. Es conocido no solo por el gato, sino también por su ecuación, que describe el comportamiento ondulatorio de las partículas. Se considera una de las "piedras angulares" de la mecánica cuántica.
3. Aplicación en tecnologías cuánticas. El principio de superposición (cuando un sistema puede estar en muchos estados a la vez) se utiliza activamente en el desarrollo de computadoras cuánticas, que prometen ser mucho más potentes que las convencionales.
4. Conexión con la interpretación de los muchos mundos. En la interpretación de los "muchos mundos" de la mecánica cuántica, propuesta por Hugh Everett, se supone que en cada medición el universo se "ramifica" en varias realidades paralelas. En uno de los mundos, el gato está vivo, y en otro, muerto. La idea de la interpretación de los muchos mundos fue considerada durante mucho tiempo como ciencia ficción, pero ahora se debate seriamente, buscando evidencia experimental para confirmarla o refutarla.
5. Experimentos con sistemas macroscópicos. Los científicos han estado experimentando con efectos cuánticos aplicándolos no solo a fotones y electrones, sino también a objetos más grandes (por ejemplo, moléculas o "pequeños tambores" de nanomateriales). Aunque nadie pone un gato en una caja, tales experimentos ayudan a comprender hasta qué tamaño puede extenderse la "extrañeza" del mundo cuántico.
6. Cultura pop y memes. El "Gato de Schrödinger" se ha convertido en un ícono cultural en la cultura popular y se menciona a menudo en películas, series, memes y libros. Por ejemplo, aparece en la serie de divulgación científica "The Big Bang Theory" y en muchas historias de ciencia ficción que mencionan universos paralelos y fenómenos cuánticos.

Un fragmento de «The Big Bang Theory»

Una de las interpretaciones más recientes del experimento mental de Schrödinger es el relato de Sheldon Cooper, un personaje de la serie «The Big Bang Theory», que explica el concepto a su vecina Penny menos educada.

En este breve episodio, los personajes de la serie discuten el "Gato de Schrödinger" en una conversación relajada, por supuesto, con el humor característico de esta serie. Usando la paradoja como ejemplo, intentan entender las relaciones y cómo la incertidumbre puede influir en decisiones importantes en la vida. Este fragmento ilustra cómo un concepto científico puede convertirse en una herramienta para hablar sobre el amor, la amistad y las experiencias personales.

El "Gato de Schrödinger" es un ejemplo brillante de cómo la ciencia puede romper las nociones habituales del mundo. Muestra que a veces los hechos de la realidad pueden ser más extraños de lo que parecen. Para nosotros, esto puede convertirse en un símbolo de que a veces simplemente no podemos saber cómo están las cosas hasta que tomemos una acción concreta.

Así que, si en tu vida hay una "caja" que temes abrir, quizás sea hora de dejar de atormentarte con suposiciones y finalmente mirar dentro. Después de todo, solo así sabremos realmente qué opción se convirtió en realidad.