El gato de Schrödinger

¿Dónde está una partícula cuando está dentro de una caja? En física clásica la respuesta es muy clara, ya que la solución nos da la posición en función del tiempo. Sin embargo la respuesta de la mecánica cuántica es bastante complicada. En mecánica cuántica, lo que podemos saber es la probabilidad de encontrar una partícula en un punto. Uno puede decir que una partícula está en algún punto de la caja, pero la teoría cuántica requiere que si se conoce la energía de una partícula en una caja, debe abandonarse la idea de averiguar su posición con mayor precisión que la que nos da el concepto de probabilidad descrito en la fórmula.

Esta naturaleza probabilística fue desvelada en una serie de experimentos imaginarios propuestos por Albert Einstein y Niels Bohr, entre otros, durante el desarrollo de la teoría cuántica. Un experimento imaginario es la descripción de un experimento que en principio podría ser realizado y que desvela la diferencia entre el estado de un sistema tratado clásica o cuantitativamente. A Einstein no le gustaba la naturaleza probabilística de la teoría cuántica, una vez dijo “Dios no juega a los dados con el universo”; aunque por supuesto Einstein conocía que la teoría describía correctamente los resultados experimentales, siempre esperó el desarrollo de una teoría en la que la naturaleza probabilística estuviera ausente.

Uno de estos experimentos imaginarios se conoce con el nombre de el gato de Schrödinger y fue propuesto por Erwin Schrödinger en 1935:

Un gato es enjaulado en una caja de acero junto con el siguiente dispositivo diabólico (que debe estar asegurado contra cualquier acción directa del gato). Un contador Geiger está situado frente a un pequeño trozo de sustancia radiactiva, la cantidad de sustancia radiactiva es tan pequeña que en el plazo de una hora es probable que uno de sus átomos se desintegre, pero con igual probabilidad puede que no lo haga; si existe una desintegración, el tubo del contador produce una descarga que, a través de un electrointerruptor acciona un martillo; éste a su vez rompe un frasco de ácido cianhídrico. Si se mantiene el dispositivo durante una hora el gato vive si ningún átomo se ha desintegrado. La primera desintegración atómica lo habría envenenado.

¿Cuál es el estado del sistema después de una hora? En la teoría clásica el gato de Schrödinger estaría o bien vivo, o bien muerto, y cuando abriésemos la cámara encontraríamos cuál es la verdad. En la teoría cuántica antes de abrir la caja, el gato no estaría ni vivo ni muerto, sino que estaría en un estado que es superposición de ambos. Hasta que no se realiza la medida, en este caso la apertura de la caja y la observación del gato, la función de onda que describe al gato como “medio vivo-medio muerto” no cambia a la función de onda del gato vivo o el gato muerto. Este cambio repentino en el estado de un sistema cuando se realiza una medida recibe el nombre de colapso de la función de onda.

Cuando menos, es paradójico, pensar en un gato que no está ni vivo ni muerto, sino mitad de ambas cosas. ¿Cuál es la solución de esta paradoja? La paradoja no ha sido resuelta satisfactoriamente, pero la mayoría de los físicos creen que estas consideraciones no afectan las medidas  o teoría que usan en sistemas de tamaños atómicos y esperan que en algún punto entre los átomos y los gatos, la física cuántica se transforme en física clásica. Entre las interpretaciones más serias que se han avanzado para resolver la paradoja destacan las siguientes propuestas:

• La mente domina la materia, esta interpretación supone que el cambio de la función de onda implica una conciencia que se comporta de forma diferente a los objetos del universo.
• Muchos mundos, esta interpretación supone que cuando se observa al gato, el universo se divide en dos, uno en que el gato vive y otro en que el gato está muerto. Desde este punto de vista, habría incontables universos paralelos resultantes de las divisiones ocurridas en cada medida realizada a lo largo del tiempo.