El experimento del gato de Schrödinger (casi siempre referido como “La paradoja del gato de Schrödinger”) es un experimento imaginario, diseñado por el famoso físico Erwin Schrödinger en el año 1937. El objeto del experimento es exponer uno de los aspectos de la mecánica cuántica que más extraño resulta al publico en general. Esta paradoja ha sido objeto de tanta controversia, discusión científica y filosófica, que se cuenta que el físico llegó a afirmar que “cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola”.
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La mecánica cuántica (o mecánica ondulatoria) es una de las principales ramas de la física que intenta explicar el comportamiento de la materia. Su campo de aplicación es, básicamente, el mundo de lo más pequeño, y sus predicciones divergen radicalmente de la llamada física clásica, por lo que suelen desafiar el sentido común. Una de golpes más duros que proporciona la mecánica cuántica a nuestra concepción “clásica” del mundo se debe a la dualidad onda-partícula.
Resumiendo bastante, y pidiendo perdón a los físicos por ello, podemos explicar esta dualidad diciendo que los científicos notaron, hace ya unos cien años, que bajo ciertas condiciones experimentales los electrones y demás partículas mostraban un comportamiento ondulatorio. Esto explicaba los resultados de muchos experimentos, como la interferencia. Pero bajo otras condiciones, las mismas partículas se comportaban como si fuesen corpúsculos, como en la dispersión de partículas. Esta dualidad, demostrada experimentalmente hasta el hartazgo, hizo necesaria una revisión de un buen número de supuestos. Por ejemplo, ya no era posible hablar de cosas tales como “trayectoria”. En efecto, al ser imposible determinar la posición y el momento de una partícula, es imposible sostener un concepto como el de la trayectoria, que es vital para la mecánica clásica. En la mecánica cuántica, el movimiento de una partícula queda determinado por una función matemática que asigna, a cada punto del espacio y del tiempo, una probabilidad determinada de que se halle tal o cual posición. A partir de esa función (la “función de ondas”) pueden extraerse todas las magnitudes del movimiento necesarias.
La mecánica cuántica es una de las principales ramas de la física
Afortunadamente, a nivel macroscópico estos efectos son absolutamente irrelevantes. Por ejemplo, si bien una partícula tiene una probabilidad mensurable (y a veces bastante elevada) de atravesar una barrera a pesar de no tener la energía suficiente para ello, es absolutamente improbable (pero no imposible, al menos matemáticamente) de que una persona atraviese una pared sólida. Esto se debe a que la persona (y también la pared) está formada por una colección enorme de partículas, cada una de ellas con una pequeña probabilidad de atravesar el muro. 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 -por decirlo de alguna forma- muy pequeña.
Si escapa el veneno, el gato muere.
La “paradoja del gato de Schrödinger” hace referencia a la paradoja que surge de un célebre experimento imaginario propuesto en el año 1937 por el físico Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger. Schrödinger fue un físico austríaco (más tarde nacionalizado irlandés) que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica, y que en 1933 recibió el Premio Nobel de Física por haber desarrollado la ecuación que lleva su nombre. Tras mantener una larga correspondencia con Albert Einstein, Schrödinger propuso el experimento mental que nos ocupa para ilustrar las diferencias entre interacción y medida en el campo de la mecánica cuántica.
Este experimento mental consiste en imaginar a un gato que se encuentra dentro de una caja, junto a un curioso (y peligroso) 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.
El gato se encuentra en una superposición de los dos estados “vivo/muerto”.
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. A lo largo de su vida Erwin Schrödinger fue interrogado tantas veces sobre este experimento mental, que casi podemos entender cómo se sentía cuando dijo “cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola”. -
¿Y tú, qué opinas?
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#2matt sábado, 25 de julio de 2009, 16:25
Excelente artículo!! y encima es sabado no puedo creerlo jeje....
Hay una pelicula de un español que se llama "La habitación del niño" del gran realizador e idolo total Alex de la Iglesia en la que se habla de esta paradoja.
Por cierto, lo mas delirante para mi no es q el gato este medio vivo sino que ese "gato dual" juegue a las escondidas conmigo y no pueda mirarlo directamente.
Qué demencial intromisión de la subjetividad en la ciencia esta? jejeje
Saludos Buen fin de semana -
#3HectorcotA sábado, 25 de julio de 2009, 16:29
magnifico!,
articulos como este, son lo mejor de Neoteo (a mi parecer).
gracias!, ni la habia oido en sueños!
la fisica, es la ciencia mas asombrosa (a mi parecer) de las ciencias puras.
y tan compleja como la ecuacion del amigo Schrödinger.
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#5kianji sábado, 25 de julio de 2009, 16:30
Yo le entendi en un programa de discovery en la escuela sobre mecánica clásica y cuántica. Me gusto mucho el articulo ^_^
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#7vidalruta sábado, 25 de julio de 2009, 16:37
como se siente el gato al experimentar al estar medio vivo y muerto a la vez? XD
si el gato tiene capacidad crítica, entonces, el gato arruinaría el experimento colocandose como observador, y su estado seria definido, pero si muriera, esta acción le quitaría la capacidad crítica o posicion de observador, y volvería a ser cuánticamente vivo y muerto a la vez?? pero esta muerto!!.... me voy a volver loco :D
me encanta la mecánica cuántica -
#8vidalruta sábado, 25 de julio de 2009, 16:37
#5si, de hecho el video proviene de dicho documental :D
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#10Taimu no Ozhan sábado, 25 de julio de 2009, 17:04
#7En ese caso, creo que el gato tendría dos tercios de probabilidad de estar vivo, y uno de estar muerto, contradiciendo el sentido común aún más.
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#12mtqhatos sábado, 25 de julio de 2009, 17:47
Justo hace poco estoy leyendo la serie cuantica sin formulas del tamiz y una usuario con otra gran pagina (ALF) hizo ver que el experimento puede estar mal planteado. Porque hace el analisis que el contador geiger colapsa la funcion de onada constantemente.
En este caso tendriamos el detector de particulas alfa. Por un momento olvidemosnos del gato, y pensemos que solamente tenemos el atomo y queremos determinar cuando emite la particula alfa, entonces como "veríamos el atomo", bueno lo haríamos precisamente con el detector de particulas alfa; por lo que constantemente el detector estaria "Observando" el atomo y en el momento que emite la particula nos lo dejaria saber, y eso ser... Leer más -
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#14Tatopolus sábado, 25 de julio de 2009, 18:18
Excelente artículo!
Realmente interesante la paradoja del gato de Schrödinger, que nos ilustra claramente lo extraño del mundo subatomico, un mundo que desafía todo nuestro sentido común.
Sino me equivoco esta propiedad de superposición que describe la mecánica cuántica será la base fundamental de los futuros ordenadores cuánticos (en donde los bits, qubits, podrán ser 0 y 1 al mismo tiempo).
Saludos!!! -
#15Lucia sábado, 25 de julio de 2009, 18:37
Muy bueno! La primera vez (hace unos años) que lei sobre esto me voló la cabeza. Veo que estan metiendose en fisica cuantica, muy bien!
Les dejo un link muy bueno que trata temas de fisica cuantica de forma "desestructurada".
http://eltamiz.com -
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#18Kiltro sábado, 25 de julio de 2009, 20:57
Se debe tener una disposicion especial para intentar comprender el experimento, lo sé!
Hace años, la primera vez que leí sobre este gato "zombi", me dejo perpetuo! me puse a contarselo a mis amigos, pero ellos lejos de toda comprención o tan siquiera interes me dijeron "puta.. ya estas andai huevadas raras".
Decepcionante!
Taimu no Ozhan, genial tu comentario! -
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