Supongo que habrás oído hablar del gato de Schrödinger. Últimamente se ha hecho un poco más famoso gracias a que algunas series hacen bastantes referencias a este experimento mental.
Pero, ¿sabes realmente de qué trata este experimento? Hoy en Peladillo Cuántico vamos a tratar de este minino y el cruel experimento al que se va a ver sometido, el pobre. Pero tranquilo, que como solo se trata de un experimento mental, ningún gato (ni ningún otro animal) va a resultar herido, lo prometo.
El experimento.
Os presento a Ramiro, es un gato feliz (olvidemos que es de peluche) al que le gustan las cajas, como a cualquier otro gato. Imaginemos que tenemos una caja y por otro lado un dispositivo en cuyo interior hay gas tóxico que puede salir del recipiente en cualquier momento.
Si metemos a Ramiro en la caja, y por otro lado el dispositivo de gas y lo cerramos de modo que no sepamos que está ocurriendo dentro, en este momento el gas puede estar fuera del recipiente, lo que causaría la muerte de Ramiro; o bien, podría estar dentro, manteniendo a Ramiro a salvo y por lo tanto seguiría vivo. Dado que no conocemos lo que está ocurriendo dentro de la caja, podemos decir que el gas está dentro y fuera, y por lo tanto Ramiro está vivo y muerto. Pero si decidimos abrir la caja para ver cómo le va al minino “la realidad” colapsará estas probabilidades en una sola y tendremos el 50% de probabilidades de encontrarnos a Ramiro vivo o muerto. De hecho, si tuviéramos n Ramiros con n dispositivos de gas, y repitiéramos el experimento una y otra vez, descubriríamos que Ramiro estaría vivo en más o menos n/2 de los casos y muerto también en ese número aproximado.
¿Y qué pasa con la perspectiva de Peluso?
Él al estar dentro de la caja puede observar si el dispositivo se abre o no, de forma que se puede dar una de estas dos posibilidades, pero no ambas a la vez.
Resumiendo, es nuestra observación la que hace que se colapse una realidad o la otra.
La explicación.
El experimento fue propuesto por Erwin Schrödinger en 1935 para explicar de alguna forma la naturaleza cuántica de las cosas, de hecho, este experimento no tiene ningún efecto a escala macroscópica. La intención de Schrödinger con este experimento era exponer una de las interpretaciones de la mecánica cuántica.
De Broglie propuso que no sólo la luz tenía la cualidad de dualidad (o sea, de poder comportaste tanto como una onda como una partícula, para que nos entendamos), sino que los electrones también podrían poseer esa cualidad onda-corpúsculo.
Esta hipótesis fue confirmada unos años después mediante el experimento de la doble rendija de Young, del cual hablaré más extensamente en el futuro porque merece una entrada a parte. En este experimento se colocó un haz de luz con una lámina justo delante, y esta con una rendija por la que hacer pasar la luz y detrás un tercer elemento que sería una pantalla que se iba a encargar de recibir la luz que consiga pasar a través de esa rendija. Al encender el haz de luz el resultado fue lo esperado: la pantalla recogía la luz resultante con la forma de la rendija por la que había hecho pasar. Pero al hacer el mismo experimento con dos ranuras en vez de una el resultado fue sorprendente, pues lo esperado sería que se dibujaran dos franjas en la pantalla, ¿no? pero el patrón formado era fue distinto: Varias franjas paralelas entre sí (de hecho, con este experimento puedes hacerlo en casa tú mismo).
Con este patrón se demuestra que la luz tiene carácter dual, pues es un patrón correspondiente a una onda. De la misma manera, realizó este experimento con un haz de electrones y los resultados fueron muy similares. Así que podemos afirmar que el electrón tiene también la propiedad de dualidad, al igual que la luz.
Como consecuencia, hay tener en cuenta que un átomo no tiene ese aspecto que nos enseñan en el cole cuando somos pequeños con forma de bolitas girando alrededor del núcleo atómico como si de un mini sistema solar se tratase, sino que un átomo posee una nube de electrones que está determinada por la longitud de onda, como ondas estadísticas. El aspecto que podríamos darle es el siguiente, según la probabilidad de encontrar el electrón:
Los electrones orbitan en los átomos como forma de onda hasta que intentamos medirlos (al observarlos), pues al hacerlo se colapsa la función de onda en una partícula (esto ocurre porque interaccionan con la materia). Es el famoso Principio de incertidumbre de Heinsenberg por el cual sabemos localizar el electrón o conocemos su velocidad pero nunca ambas cosas, pues los medios que podemos utilizar para conocerlo no nos lo permiten.
Pero no olvidemos que, como dije al principio de la entrada, este experimento no se puede tomar al pie de la letra, porque las leyes que rigen las cosas a pequeña escala es la física cuántica mientras que a nosotros, al estar a gran escala nos rigen las leyes de la física clásica, por eso nunca te encontrarás un gato vivo y muerto, salvo quizás en películas de ciencia ficción. Se trata simplemente de un modelo matemático que intenta explicar la probabilidad de encontrar un electrón con la mayor precisión posible.