La paradoja del Gato para Dummies

¿Alguna vez has escuchado hablar acerca de un tal gato de Schrödinger?

Seamos directos, la neta, o no sabemos ni de qué se trata o disque sí conocemos la teoría; pero la realidad es que no entendemos ni un carajo; si la mecánica cuántica no la entendían sus propios creadores, qué nos espera a nosotros, simples terrenales.

Es por eso que haré el intento de explicártelo para que puedas farolear a tus amigos en la peda, conquistar a una morrita o sencillamente que nadie te vuelva hablar, según sea tu caso.

Bueno y ¿qué es el gato de Schrödinger?

Entremos en contexto: para iniciar este famoso gato nunca existió, el físico austriaco Erwin Schrödinger, contrario al antisemitismo de los nazis, acababa de abandonar su puesto en Alemania. La Universidad de Oxford lo recibió al principio con los brazos abiertos, pero no encajó bien ahí debido en parte a su vida personal poco convencional: vivía en la misma casa con su mujer Annemarie y con su amante Hilde March, con la que tuvo entonces una hija.

Erwin, quien ayudó a fundar la disciplina de la mecánica cuántica, concibió por primera vez su enigma felino en 1935 como un comentario sobre los problemas planteados originalmente por el mismísimo Albert Einstein (sí, el mismo de las playeras donde saca la lengua).

Mientras un ejército de físicos desarrollaba su nueva comprensión del reino subatómico, la mayoría de los colegas de Einstein y Schrödinger se habían dado cuenta de que las entidades cuánticas exhibían comportamientos extremadamente extraños. El físico danés Niels Bohr defendió la idea de que las partículas como los electrones no tenían propiedades bien definidas hasta que se midieron. Antes de eso, las partículas existían en lo que se conoce como superposición de estados, con, por ejemplo, un 50% de posibilidades de estar orientadas "hacia arriba" y un 50% de posibilidades de estar orientadas "hacia abajo".

Al Einstein, en particular, no le gustó esta explicación indecisa (como todo lo que no fuera desarrollado por él), quería saber exactamente cómo sabe el universo que alguien está midiendo algo. Schrödinger destacó este absurdo con su curioso gato conceptual.

¿Y qué intentaba de explicar este wey?

Pues bueno, hablemos de un principio básico de la cuántica, aquella rama de la física que divulgativamente resulta apasionante, mientras que formalmente es espeluznante. Aunque no te caiga el veinte, esto último es lo que sentía Erwin sobre la cuántica: la encontró tan filosóficamente inquietante (o sea, bien pinche crazy) que decidió mandarla a la chingada y dedicarse a la biología (100% real, no feik)

Realmente esto no fue un experimento real y, por lo tanto, no probó nada científicamente. Ni siquiera forma parte de ninguna teoría científica; fue simplemente una herramienta de enseñanza que utilizó Schrodi para ilustrar cómo algunas personas estaban malinterpretando la teoría cuántica. Él construyó su experimento imaginario con el gato para demostrar que simples malas interpretaciones de la teoría cuántica pueden conducir a resultados absurdos que no coinciden con el mundo real.

Bueno, ¿y de qué va el experimento?

Ahora sí viene lo chido, diría el Luisito Comunica, así que prepárate para asimilar algo que ni yo entiendo aún.

Supongamos que uno construye un artilugio extraño, escribió Schrödi en un artículo de 1935 llamado " La situación actual en la mecánica cuántica "; el aparato consiste en una caja sellada. Dentro, hay un recipiente con cianuro de hidrógeno (un gas venenoso) amenazado por un martillo conectado a un contenedor radiactivo y lo más importante, también hay un gatito (y recuerda, ningún minino fue lastimado en el proceso).

el estado del gato, permanecerá en una superposición de vivo y “morido”

Se sella la caja y se deja que el experimento se ejecute durante un tiempo determinado, tal vez una hora. En esa hora, el uranio, cuyas partículas obedecen las leyes de la mecánica cuántica, existe el 50 % de posibilidades de que después de un período (digamos, una hora) ocurra una desintegración radiactiva de algún átomo dentro del contenedor lo que activaría el martillo y rompería el recipiente de cianuro, dejando libre el veneno que mataría al gato.

El otro 50 % de posibilidad nos dice que esto no ocurrirá y por lo tanto el gato sigue vivo.

Según personas como Bohr, hasta que se abra la caja y se "mida" el estado del gato, permanecerá en una superposición de vivo y “morido”. Personas como Einstein y Schrödinger se opusieron a tal locura, que no concuerda con todo lo que nos dice nuestra experiencia ordinaria: los gatos están vivos o muertos, no ambos al mismo tiempo (así hasta yo).

¿El para qué cosa de quién?

El gato de Schrödinger llegó al corazón de lo que era extraño en la interpretación de la realidad de Bohr: la falta de una línea divisoria clara entre los reinos cuántico y cotidiano. Si bien la mayoría de la raza piensa que proporciona un ejemplo en apoyo de partículas que carecen de propiedades claramente definidas hasta que se miden, la intención original de Schrödinger era exactamente lo contrario: mostrar que tal idea no tenía sentido.

Is this the real life or is this fantasy?

La neta, tiene su chistesito todo esto. Da igual el sistema cuántico que exista detrás del mecanismo que matará al pobre michi. El problema es que el propio sistema y el mismo felino no se comportan como un algo cuántico. El gato, casi con total probabilidad, estará muerto cuando wachemos (es lo que pasa cuando llevas tanto pinche tiempo en una caja sin que nadie se atreva a mirar qué hay dentro).

Al fin y al cabo, es solo una metáfora. Pero explica lo que ocurre con la partícula, la cuál sí que está y no está al mismo tiempo.

Cuando nos metemos en el mundo atómico, las propiedades de las cosas se rigen por efectos que no son nada sencillos. Aquí es donde entra la probabilidad; normalmente pensamos en los átomos como bolas de materia unidas. Pero en realidad no son así. Por ejemplo, el electrón. No es una bola "con forma de rayos" ni un puntito flotante; en realidad, el electrón en sí existe en una zona (que se llama orbital) donde tenemos cierta probabilidad de encontrarlo.

Es decir, existe la probabilidad de encontrar uno de tus electrones dónde estoy yo. Pero es tan despreciable (como él que te cae mal) que, sinceramente, es imposible. Sin embargo, existe una probabilidad del 99,99999% de encontrarlo en una zona en particular (el orbital). Dentro de esa zona, que tiene una forma geométrica característica, podremos encontrar al electrón en un punto concreto con cierta probabilidad, y que nunca se está quieto.

El gato, casi con total probabilidad, estará muerto cuando wachemos

Ahora imagínate los infinitos electrones que existen en el universo funcionando así. Y ahora, date cuenta que, solo te estoy hablando de un electrón. He dejado aparte todo lo demás (y es un chingo). Con todo esto, a lo que quiero llegar es que en el mundo cuántico no es tan fácil como buscar una pinche pelota en una caja. Todo funciona por probabilidad y estadística. Al igual que el maldito interruptor y el dichoso gato. Por supuesto, esto parece una locura. Pero tenemos pruebas que nos han demostrado que esto es así.

La ecuación maestra

Más allá del gato de Schrödinger, lo que hizo este físico fue formular una de las ecuaciones más importantes de nuestra historia: la ecuación de Schrödinger. Ésta fórmula básica explica muchos de los fenómenos que ocurren. Es como la segunda ley de Newton para la mecánica clásica, pero un chingo más compleja.

Para que estemos en onda, diría la chaviza, la ecuación se Schrödinger contiene todas las propiedades e información de cualquier partícula. Esta ecuación es una función de onda capaz de describir el estado de una partícula: energía, posición... Probablemente no exista una manera más perfecta de definir lo que es una cosa. Por desgracia, como en todo, no todos los valores pueden medirse simultáneamente.

Imagina que lanzas una piedra contra alguien que realmente te caga, por ejemplo, el FX.

Ahora detén el tiempo. La piedra estaba llegando contra la cara sorprendida de tu enemigo. Viéndola parada en el aire puedes saber dónde está exactamente. También puedes intuir donde golpeará si compruebas la dirección desde el punto de dónde la lanzaste hasta dónde está ahora. Pero, ¿con qué fuerza iba? ¿Con qué velocidad? No puedes saberlo, porque el tiempo está parado.

Volvamos a ponerlo en marcha. Ahora, golpea rápidamente en la pared (qué mala puntería) y rebota a gran velocidad. Podemos medir con qué fuerza está desplazándose, pero no donde está, porque en el momento en el que lo miremos, ya estará en otro sitio. Este pequeño ejemplo es bastante simplista y no explica lo que ocurre en realidad a nivel cuántico. Pero puede valer para comprender una cosa que describió Heisenberg.

Este otro físico enunció el principio que lleva su nombre (y no, no es el pelón de Breaking Bad). En él se describe justo esto de lo que hablo: no podemos conocer a la vez la posición y "la fuerza" de una partícula que se mueve a nivel cuántico. Y es que la propia medición altera el sistema (como cuando paramos el tiempo). Esto es mucho más complejo, pero la noción básica es esta.

Ahora volvamos con el gato. Bohr, el vato por el que piensas que los átomos son bolas, junto a Heisenberg y Born describieron la llamada Interpretación de Copenhage, la cual ayuda a comprender lo que ocurre a nivel subatómico y cuántico, pero con un lenguaje ordinario. De esta reconciliación de dos naturalezas tan distintas surge la idea de que el mundo de la mecánica cuántica es "interpretable" pero no comprensible a nivel cotidiano. Y no es la única interpretación, pero es la más tradicional.

Más que un gato

A pesar de Schrödinger se hartó de la cuántica y decidió que no valía la pena, más allá del gato, el físico formuló una de las ecuaciones más importantes de la historia: la ecuación Schrödinger (nombre súper revolucionario, se quebró la cabeza WOW).

La naturaleza cuántica es increíblemente compleja y muy contraintuitiva. Pero está ahí, saliendo en cada pinche cosa rara, como la psicología cuántica ja,ja,ja, para desgracia del moribundo gato.

Bueno, ahora ya eres un pro del gato de Schrödinger y la mecánica cuántica, listo para hacer un Posdoc en el tema y ser la desgracia de la fiesta, digo, alma.

Rodrigo Munguía Hernández, Intento de estudiante de Física. Amante de la historia. Sujeto a entropía, decadencia y eventual muerte. Estudia 7o semestre en Física en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, de la Buapachosa, y egresado de la majestuosa Preparatoria Emiliano Zapata.