El experimento mental conocido como el gato de Schrödinger es uno de los conceptos más famosos y malinterpretados de la mecánica cuántica. Al reflexionar profundamente sobre esto, los investigadores han llegado a descubrimientos impresionantes sobre la realidad física.
Según un artículo de la revista Quanta, el físico austríaco Erwin Schrödinger, que ayudó a fundar la mecánica cuántica, concibió por primera vez su rompecabezas del gato en 1935 como un comentario sobre los problemas planteados originalmente por el eminente Albert Einstein.
A medida que desarrollaban su nueva comprensión del reino subatómico, la mayoría de los colegas de Einstein y Schrödinger se dieron cuenta de que las entidades cuánticas exhibían un comportamiento extremadamente extraño. El físico danés Niels Bohr defendió la idea de que las partículas como los electrones no tienen propiedades bien definidas hasta que se miden. Antes de esto, las partículas existían en una llamada superposición de estados, por ejemplo, con un 50% de posibilidades de estar orientadas “hacia arriba” y un 50% de posibilidades de estar orientadas “hacia abajo”.
A Einstein, en particular, no le gustó esta explicación poco entusiasta. Quería saber cómo exactamente el Universo sabe cuándo alguien está midiendo algo. Schrödinger puso de relieve este absurdo con su famoso gato conceptual.
Supongamos que alguien construye un artilugio extraño, escribió Schrödinger en un artículo de 1935 titulado “La situación actual de la mecánica cuántica”. El aparato consiste en una caja que contiene un frasco sellado de cianuro, sobre el cual cuelga un martillo conectado a un contador Geiger que apunta a un pequeño trozo de uranio ligeramente radiactivo. También hay un gatito dentro de la caja (y recuerda, este es un experimento mental que nunca se ha realizado).
Se sella la caja y se deja que el experimento se desarrolle durante un tiempo determinado, quizás una hora. Durante esa hora, el uranio, cuyas partículas obedecen a las leyes de la mecánica cuántica, tiene cierta posibilidad de emitir radiación, que entonces será detectada por el contador Geiger, que a su vez soltará el martillo y destrozará el tubo de ensayo, matando al gato por envenenamiento con cianuro.
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El gato de Schrödinger. fandom.com
Según gente como Bohr, hasta que no se abra la caja y se “mida” el estado del gato, éste permanecerá en una superposición de vivo y muerto. Personas como Einstein y Schrödinger rechazaron tal posibilidad, que no encaja con todo lo que nos dice nuestra experiencia ordinaria: los gatos están vivos o muertos, pero no ambas cosas.
“A la física cuántica le faltaba un ingrediente crucial: una historia sobre cómo se relacionaba con las cosas del mundo”, escribió el periodista científico Adam Becker en su libro ¿Qué es real? (Libros Básicos, 2018). «¿Cómo un número fenomenal de átomos, controlado por la física cuántica, da origen al mundo que vemos a nuestro alrededor?»
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El gato de Schrödinger tocó la esencia misma de la extrañeza de la interpretación de la realidad de Bohr: la falta de un límite claro entre los reinos cuántico y cotidiano. Aunque la mayoría de la gente piensa que esto es un ejemplo que apoya que las partículas no tienen propiedades bien definidas hasta que se miden, la intención original de Schrödinger era justo la opuesta: mostrar que tal idea no tiene sentido. Sin embargo, durante muchas décadas los físicos ignoraron en gran medida este problema y se dedicaron a abordar otros dilemas.
Pero a partir de la década de 1970, los investigadores pudieron demostrar que las partículas cuánticas podían crearse en estados que siempre coincidían entre sí (de modo que si una mostraba una orientación «arriba», la otra estaría «abajo»), un fenómeno que Schrödinger llamó entrelazamiento. Este trabajo se ha utilizado para apoyar el campo emergente de la computación cuántica, que promete producir computadoras que serán mucho más rápidas que la tecnología actual.
En 2010, los físicos también lograron crear una versión real del gato de Schrödinger, aunque de una manera que no implicaba felicidio (también conocido como matar a un gatito). Científicos de la Universidad de California, Santa Bárbara, han construido un resonador que es esencialmente un diminuto diapasón del tamaño de un píxel en la pantalla de una computadora. Lo pusieron en una superposición en la que oscilaba y no oscilaba al mismo tiempo, mostrando que objetos relativamente grandes pueden ocupar estados cuánticos extraños.
La superposición es una composición de funciones (función compleja). El principio de superposición es un principio de física y matemáticas que describe la superposición de procesos (por ejemplo, ondas) y, como consecuencia, la aparición de interferencias constructivas y destructivas. El principio de superposición es el supuesto de que el efecto resultante de varias influencias independientes es la suma de los efectos causados por cada influencia por separado. Válido para sistemas o campos que se describen mediante ecuaciones lineales. La superposición suele entenderse como una observación simple: si una acción conduce a un resultado y una segunda acción a un segundo resultado, entonces sus acciones combinadas producirán ambos resultados.
Experimentos posteriores colocaron grupos de hasta 2.000 átomos en dos lugares diferentes a la vez, difuminando aún más la línea entre lo microscópico y lo macroscópico. En 2019, investigadores de la Universidad de Glasgow incluso lograron tomar una fotografía de fotones entrelazados utilizando una cámara especial que tomaba una fotografía cada vez que un fotón aparecía con su compañero entrelazado.
Aunque los físicos y los filósofos aún no han llegado a un consenso sobre cómo entender el mundo cuántico, las ideas de Schrödinger han abierto muchas vías de investigación fructíferas y probablemente seguirán haciéndolo en el futuro previsible.
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