La paradoja del gato de Schrödinger

El experimento del gato de Schrödinger, o la paradoja de Schrödinger, es el experimento teórico más popular de la mecánica cuántica, una rama de la física que estudia fenómenos físicos a escala subatómica. Concebido por el nobel austríaco Erwin Schrödinger en 1935, la paradoja expone algunas de las características más desconcertantes de la cuántica. Tiene distintas variantes, aquí te mostramos la más sencilla.

A través de un ejercicio mental, imaginemos a un gato dentro de una caja totalmente opaca. En el interior de la caja, hay instalado un aparato detector de electrones unido a un martillo. Además podemos encontrar, justo debajo del martillo, una botella de cristal que contiene una dosis de veneno letal para el gato. Una vez el mecanismo detector de electrones localice algún electrón, el martillo caerá y romperá la botella que contiene el veneno, el cual matará al gato de forma instantánea si éste lo inhala.

El experimento empieza: se dispara un electrón. Por lógica, pueden desarrollarse dos acontecimientos, y ambos tienen un cincuenta por ciento de probabilidades de suceder. Puede que el mecanismo detector de electrones identifique el electrón disparado y caiga el martillo, rompiendo así la botella con el veneno. En ese caso, el veneno se extiende por la caja y el gato lo inhala y muere. Puede, en un segundo lugar, que el mecanismo detector de electrones no detecte el electrón, con lo que el martillo no caerá, la botella no se romperá, el veneno no se propagará, y el gato no morirá.

 Imagen de: MasScience

Al final del experimento, y una vez abramos la caja, veremos al gato vivo o, por el contrario, muerto. Hay un cincuenta por ciento de probabilidades que suceda un acontecimiento o su contrario. Hasta aquí todo lógico, pero la mecánica cuántica desafía la lógica.

Lo curioso, nos explica Schrödinger, es que un electrón es onda y partícula a la vez, lo cual hace que el electrón en el experimento tome dos trayectos distintos al mismo tiempo. Así como el electrón sale mareado como una ola siendo onda, sale también disparado como una bala siendo partícula. Lo más peculiar es que los distintos trayectos, es decir, los dos estados cuánticos del electrón no se excluyen, sino que se superponen, sumándose entre sí. Así que el electrón inicia su camino hacia el detector pero, al mismo tiempo, también el contrario. El electrón será reconocido y caerá el martillo haciendo que la botella con el veneno se rompa y el gato muera, pero a su vez no será detectado y el martillo no caerá lo cual quiere decir que el gato seguirá vivo.

Imagen de: MasScience

Pero, si ambas posibilidades son reales y se cumplen a la vez, ¿por qué sólo vemos una cuando abrimos la caja?. El gato estará vivo o muerto, pero no ambos estados a la vez. La aclaración más sencilla es que el experimento de Schrödinger aplica las leyes cuánticas, pero el gato no es un sistema cuántico, es un ser vivo. A nivel subatómico, ambos acontecimientos se cumplen y son reales, y el gato existe vivo y muerto a la vez. No obstante, las leyes cuánticas únicamente se cumplen a escala atómica y bajo determinadas condiciones, y esas condiciones incluyen una limitación clave: las leyes cuánticas son válidas solamente para partículas aisladas, lo que significa que cualquier interacción entre esa partícula subatómica y el entorno hace que las leyes dejen de aplicarse.

En el experimento del gato de Schrödinger intervienen muchas partículas que interactúan entre sí. Incluso el mero hecho de abrir la caja y observar el resultado del experimento haría que nosotros interactuáramos a nivel subatómico y modificáramos en desenlace. Tal y como afirma la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja el gato de Schrödinger tiene aspectos de un gato vivo y, a su vez, aspectos de un gato muerto. Por el contrario, en el momento que abramos la caja, la mera acción de observar modifica el estado del experimento, por tal que ahora podemos ver un gato vivo o un gato muerto, definiendo una realidad cuántica frente a la otra que, aunque posible y a su vez real a nivel subatómico, no es posible ni real a nivel macro-atómico.

En conclusión, una vez el sistema cuántico se modifica, la realidad se define por una de las opciones. Es por eso que sólo veremos al abrir la caja un gato vivo o, por el contrario, un gato muerto, y nunca ambas realidades cuánticas. Este proceso de modificación de las realidades cuánticas a la realidad que conocemos se denomina decoherencia cuántica. No obstante, el experimento de Schrödinger no es el único marco en el cual se puede observar la decoherencia cuántica. Al fin y al cabo, ésta pérdida de coherencia que nos muestra la paradoja del gato de Schrödinger es la responsable de que veamos el mundo tal y como lo conocemos hoy en día, es decir, una única realidad.

Imagen de: Astromia

Si deseáis entender la paradoja del gato de Schrödinger de una manera más visual, os recomendamos el siguiente vídeo-documental:

Citas y referencias

Astomía. ‘La Paradoja de Schrödinger’ Publicación en línea. http://www.astromia.com/astronomia/paradojagato.htm

Giménez, Araceli. ‘La Paradoja de Schrödinger Explicada con Sentido del Humor’ Publicación en línea. MasScience. 27 Abril 2014.

http://masscience.com/la-paradoja-del-gato-de-schrodinger-explicada-con-sentido-del-humor/