El gato más famoso del mundo

El gato de Schrödinger

Todo el mundo ha oído hablar alguna vez del gato de Schrödinger. Este gato nace de un experimento mental propuesto por el físico austriaco Erwin Schrödinger para ilustrar lo poco intuitiva que puede llegar a ser la física cuántica.

El experimento

El  experimento propuesto por Schrödinger es el siguiente:

Tenemos una caja cerrada y opaca que contiene en su interior un gato, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una única partícula radiactiva con una probabilidad de 0.5 (50%) de desintegrarse en un tiempo dado. Si esta partícula se desintegra, el dispositivo se activa liberando el gas venenoso y el gato muere.

Una vez termina el tiempo que hemos dado a nuestra partícula de desintegrarse existe un 50% de probabilidades de que la partícula se haya desintegrado y el gato esté muerto y un 50% de que la partícula no se haya desintegrado y el gato esté vivo.

La pregunta es: ¿Cual es el estado del gato antes de abrir la caja?

La interpretación de la mecánica clásica (y el sentido común) es evidente, el gato está vivo o muerto (aunque desconozcamos cual de las dos opciones es correcta).

Pero que ocurre cuando nos hacemos esta misma pregunta desde el punto de vista de la mecánica cuántica.

Un gato vivo y muerto al mismo tiempo

Según los principios de la mecánica cuántica, para describir un sistema como el enunciado, debemos aplicar el llamado “principio de superposición” sobre los estados vivo y muerto, luego nuestro gato está a la vez vivo y muerto, es decir:

Estado gato = 0,5\cdot Vivo + 0,5\cdot Muerto

Y esto es así hasta que abramos la caja y descubramos, que efectivamente, su estado es vivo o muerto, pero no ambos. ¿Cómo es posible esto?

La superposición cuántica sostiene que un sistema físico, por ejemplo un electrón, existe en parte en todos sus estados (teóricamente) posibles al mismo tiempo. Sin embargo, una vez medimos este estado, la función de onda colapsa y nos encontramos ante un único estado. Esto es lo que se conoce como “principio de medida”. El resultado del estado es consecuencia del proceso de medida. Es decir, al medir algo, lo cambiamos necesariamente. Por ejemplo, cuanto mejor conozcamos la posición de un electrón, más desconoceremos su velocidad y su masa (cantidad de movimiento). Esto es lo que viene a decir en términos mundanos el Principio de incertidumbre.

Lo sorprendente de este resultado, vivo y muerto al mismo tiempo hasta que abramos la caja, radica en que es totalmente contraintuitivo, pues nadie puede imaginar un mismo gato vivo y muerto al mismo tiempo, va en contra de toda lógica. Asimismo, es increíble que el estado de un sistema cambie por el mero hecho de medirlo.

Son este tipo de comportamientos los que hacen de la mecánica cuántica un campo tan atractivo, tanto para físicos como para aficionados a la ciencia.

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