Alberto Lacasa

Reflexiones sobre televisión y cine

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La paradoja del gato de Schrödinger

Una de las paradojas más curiosas de la ciencia es la paradoja del gato de Schrödinger aunque, para entenderla, tenemos que recapitular un poco. Así que voy a ello.

Si os acordáis, ya había hablado del principio de indeterminación, según el cual, una partícula no está en ningún sitio en concreto sino que tiene una probabilidad de estar en ese sitio en concreto. Dicho con otras palabras; las partículas están en diversos sitios a la vez. Eso también se da con otras propiedades medibles de las partículas (energía, posición…).

Pero, ¿cómo puede una partícula tener, a la vez, varias energías, posiciones…? A escala cuántica (o sea, muy pequeña), las partículas se comportan como ondas. Y las ondas pueden superponerse, como vemos con las olas del mar cada vez que vamos a la playa. A esa superposición de “estados”, se le conoce como superposición cuántica.

Sí, ya sé que eso es impensable pero recordad que el mundo de lo más pequeño funciona con unas reglas completamente diferentes a las nuestras. Y no olvidéis las cosas curiosas que nos pasaban cuando veíamos el experimento de Young, sólo por el hecho de nosotros estar ahí observando. La conclusión era que el observador afecta a las mediciones.

Pero todo esto es profundamente perturbador. Si las partículas pueden estar en varios sitios a la vez y una pelota de baloncesto está constituído por partículas; ¿por qué las pelotas de baloncesto no están en varios sitios a la vez?

Para tratar de explicar todo esto, Schrördinger, en los años 30, propuso este experimento imaginario. Colocamos a un gato dentro de una caja opaca, que no podamos ver su interior. Con el gato colocamos un recipiente con veneno. Y además, una partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse en la próxima hora que, en caso de hacerlo, activaría un dispositivo que rompería el recipiente envenenando al gato.

Con lo cual, la vida del gato depende de si esa partícula radiactiva es emitida o no. Pero es que ya hemos visto que, según la mecánica cuántica y la superposición cuántica, esa partícula puede haber sido emitida y a la vez, no emitida. Luego, la vida del gato toma propiedades cuánticas y el sistema (todo el conjunto gato+recipiente+partícula) tiene aspectos del gato vivo y del gato muerto. Sobre el gato en concreto no podemos decir nada.

Pero, ¿qué pasa cuando abrimos la caja? En el momento en el que nosotros intearctuemos con el interior de la caja, hasta ahora aislado, el gato tomará uno de esos estados; o vivo, o muerto. Pero, ¿tiene sentido todo este galimatías?

Intentando ser muy intuitivo; la idea es que una partícula, cuanto más aislada está de su entorno, más cuántica es su mecánica. En esa situación, las propiedades de la partícula son “puramente” cuánticas. Se dice entonces, que la partícula está en un estado coherente.

En cambio, cuando esa partícula tiene un entorno, cuando introducimos nuevas partículas en el sistema, esta empieza a interactuar y la partícula ya  se muestra en un estado en concreto. Ese proceso es el que se conoce como decoherencia.

¿Significa esto que todo esté ligado al azar? Me explico. Imaginad que observamos una partícula y, por este hecho, la partícula toma un estado cuántico concreto. Ahora dejamos de observarla y vuelve a su coherencia, es decir, con superposición de diversos estados. Y volvemos a mirarla. ¿Presentará ahora un estado diferente?

A Einstein, que no le gustaban nada los principios de la mecánica cuántica, como crítica decía que; “Dios no juega a los dados”. Pero Stephen Hawking lo explica de maravilla en su libro “El mundo en una cáscara de nuez”.

Imagina que tienes un casino. Y propones el siguiente juego; los jugadores tiran un dado con 6 caras. Si sale un número entre el 1 y el 5 ganas tú. Si sale el 6, él. En una tirada en concreto puedes perder. Pero una vez realizadas 1000 tiradas, sí que sabemos que, probablemente, la inmensa mayoría de las veces ganarás tú.

Con el principio de incertidumbre y la decoherencia de la pelota de baloncesto de la que empezamos hablando pasa lo mismo. Es tan grande la probabilidad a favor de que no pasen cosas “extrañas” y tantas las “tiradas” que, desde nuestro punto de vista “clásico”, no van a suceder.

Espero haber sido lo más “claro” posible, teniendo en cuenta lo abstracto del tema. Por supuesto, si entra algún físico y quiere puntualizar/corregir cosas, estaré encantado. 😉
Por cierto, no sé si ayuda a que se entienda, pero hay una secuencia genial en la serie de humor The big bang theory que habla sobre este tema. Para los que no hayáis visto ningún episodio va de 2 superdotados (y sus amigos) que comparten piso. En frente llega una nueva vecina, de la que uno de los dos está enamorado. Así que ella pide consejo al otro y… mirad lo que pasa…

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