La ciencia detrás del gato de Schrödinger

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Jorge Ratia

@JorgeRatia

Esta es la historia de un gato, un bote de veneno y un átomo dentro de una caja. Si el átomo –por el motivo que sea– se desintegra, se libera un mecanismo que destapa el veneno, y este, irremediablemente, mata al gato. Si el átomo no se desintegra, el gato sobrevive. Hay un 50% de probabilidad de que el átomo se desintegre. Entonces, ¿cómo es posible predecir el estado del gato sin abrir la caja? En principio, solamente se puede estimar que alrededor de la mitad de las veces que abramos la caja para comprobar nuestra predicción, el gato estará vivo, y la otra mitad estará muerto.

Ahora bien, el giro de guion y lo realmente sorprendente de la física cuántica es que, hasta el momento que se decida abrir la caja, el átomo radioactivo está en una superposición, es decir, que se desintegra y no desintegra al mismo tiempo. Esto significa que mientras la caja esté cerrada, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Por lo tanto, es el acto de mirar lo que fuerza la decisión de la naturaleza.

El gato de Schrödinger es el famoso experimento mental creado por el físico austriaco Erwin Schrödinger para simplificar las particularidades de la mecánica cuántica, la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales muy pequeñas, y que cambió para siempre el devenir de la ciencia. Tiempo atrás, la física clásica (o newtoniana) pretendía construir una imagen objetiva, completa y realista del mundo. Sin embargo, a principios del siglo XX se descubrió que la materia subatómica no obedece las leyes de Newton. De repente, las reglas que existían para explicar el mundo no podían explicar cómo funcionaba realmente un electrón.

A principios del siglo XX se descubrió que la materia subatómica no obedece las leyes de Newton

Según la mecánica cuántica, las partículas pueden existir en una superposición de múltiples estados a la vez, y solo cuando se observa el sistema «colapsa» la función de onda y la partícula adopta un estado concreto. Es como si hubiera un interruptor que, a pesar de que en nuestro mundo solo puede estar encendido o apagado, en la cuántica pudiera estar encendido y apagado a la vez. Esta tesis, sin embargo, planteaba una serie de cuestiones filosóficas sobre el papel del observador en la determinación de la realidad, algo que se conoce como problema de la medición.

¿Cómo es posible encontrar certezas sobre el mundo si cuando vamos a comprobarlas estas cambian? Es bastante paradójico, pues la teoría que quiere hallar explicaciones dice que es imposible hallarlas. Dicho de otro modo, una de las características de la mecánica cuántica es que es intrínsecamente indeterminista, es decir, que hay ciertos aspectos del comportamiento de las partículas subatómicas no se pueden predecir con certeza absoluta. Hay objetos que no se pueden ver, porque, si los vemos, cambian.

Esto está relacionado también con el principio de incertidumbre (o de indeterminación), que es uno de los conceptos fundamentales de la mecánica cuántica, propuesto por Werner Heisenberg en 1927. Este dice que nuestra capacidad para conocer simultáneamente con precisión tanto la posición como el momento (o velocidad) de una partícula subatómica es fundamentalmente limitada. Cuanto más precisamente intentamos medir la posición de una partícula, menos precisamente podemos conocer su momento, y viceversa. Esto significa que hay un límite inherente en la precisión con la que podemos conocer ciertas propiedades físicas de una partícula. Cabe destacar que la idea de superposición cuántica solo se aplica en partículas elementales (como protones y electrones), y no tiene cabida en el mundo «real» que el humano puede percibir. Por eso, aunque el gato de Schrödinger sea un experimento mental útil, no puede ser real. El animal, a efectos literales, estará vivo o muerte, da igual si la caja está abierta o cerrada.

Ahora, ¿y si la superposición no lo fuera todo? A mediados del siglo XX se propuso una –controvertida– teoría filosófica al más puro estilo Christopher Nolan para intentar solucionar el problema de la medición y la paradoja de Schrödinger, que fue bautizada como la interpretación de los muchos mundos o many-worlds hypothesis.

Según esta postura, en lugar de que el colapso de la función de onda fuerce un único resultado cuando se realiza una medición, en realidad se producen todos los resultados posibles de un suceso cuántico, cada uno en su propia rama separada de la realidad. Sugiere que el universo se ramifica constantemente en múltiples realidades paralelas, o «mundos», y que cada mundo representa un resultado diferente de un suceso cuántico. En estos mundos paralelos, todo lo demás permanece consistente excepto el resultado del suceso cuántico que se mide. En definitiva, esta interpretación evita la necesidad de colapsar la función de onda y preserva el determinismo de la mecánica cuántica. No obstante, y a pesar de fascinante, sigue siendo especulativa.