Gato de Schrödinger

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Gato de Schrödinger: un gato, junto con un matraz que contiene un veneno y una fuente radiactiva, se coloca en una caja sellada. Si un contador Geiger detecta la radiación, el frasco se rompe, liberando el veneno que mata al gato. La interpretación de la mecánica cuántica de la Escuela de Copenhague implica que, después de un tiempo, el gato está al mismo tiempo vivo y muerto.

El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger es un experimento imaginario concebido en 1935 por el físico austríaco Erwin Schrödinger para exponer una de las consecuencias menos intuitivas de la mecánica cuántica.

La propuesta[editar]

Erwin Schrödinger plantea un sistema que se encuentra formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una partícula radiactiva con una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.

Al terminar el tiempo establecido, hay una probabilidad del 50% de que el dispositivo se haya activado y el gato esté muerto, y la misma probabilidad de que el dispositivo no se haya activado y el gato esté vivo. Según los principios de la mecánica cuántica, la descripción correcta del sistema en ese momento (su función de onda) será el resultado de la superposición de los estados «vivo» y «muerto» (a su vez descritos por su función de onda). Sin embargo, una vez que se abra la caja para comprobar el estado del gato, éste estará vivo o muerto.

Sucede que hay una propiedad que poseen los electrones, de poder estar en dos lugares distintos al mismo tiempo, pudiendo ser detectados por los dos receptores y dándonos a sospechar que el gato está vivo y muerto a la vez, lo que se llama Superposición. Pero cuando abramos la caja y queramos comprobar si el gato sigue vivo o no, perturbaremos este estado y veremos al gato o bien sea vivo, o muerto.

Ahí radica la paradoja. Mientras que en la descripción clásica del sistema el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja y comprobemos su estado, en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador. El paso de una superposición de estados a un estado definido se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita, que ha dado lugar a distintas interpretaciones de carácter especulativo.

Interpretaciones[editar]

Siguiendo la interpretación de Copenhague, en el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar modifica el estado del sistema tal que ahora observamos un gato vivo o un gato muerto. Este colapso de la función de onda es irreversible e inevitable en un proceso de medida, y depende de la propiedad observada. Es una aproximación pragmática al problema, que considera el colapso como una realidad física sin justificarlo completamente. El Postulado IV de la mecánica cuántica expresa matemáticamente como evoluciona el estado cuántico tras un proceso irreversible de medida.

En la interpretación de los «muchos mundos»many-worlds»), formulada por Hugh Everett en 1957, el proceso de medida supone una ramificación en la evolución temporal de la función de onda. El gato está vivo y muerto a la vez pero en ramas diferentes del universo: ambas son reales, pero incapaces de interactuar entre sí debido a la decoherencia cuántica.

En la interpretación del colapso objetivo, la superposición de estados se destruye aunque no se produzca observación, difiriendo las teorías en que magnitud física es la que provoca la destrucción (tiempo, gravitación, temperatura, términos no lineales en el observable correspondiente). Esa destrucción es lo que evita las ramas que aparecen en la teoría de los multi universos. La palabra "objetivo" procede de que en esta interpretación tanto la función de onda como el colapso de la misma son "reales", en el sentido ontológico. En la interpretación de los muchos-mundos, el colapso no es objetivo, y en la de Copenhague es una hipótesis ad hoc.

La interpretación relacional rechaza la interpretación objetiva del sistema, y propone en cambio que los estados del sistema son estados de relación entre el observador y el sistema. Distintos observadores, por tanto, describirán el mismo sistema mediante distintas funciones de onda. Antes de abrir la caja, el gato tiene información sobre el estado del dispositivo, pero el experimentador no tiene esa información sobre lo que ha ocurrido en la caja. Así, para el gato, la función de onda del aparato ya ha colapsado, mientras que para el experimentador el contenido de la caja está aún en un estado de superposición. Solamente cuando la caja se abre, y ambos observadores tienen la misma información sobre lo que ha pasado, las dos descripciones del sistema colapsan en el mismo resultado.

La interpretación asambleística o estadística interpreta la función de onda como una combinación estadística de múltiples sistemas idénticos. La superposición es una abstracción matemática que describe este conjunto de sistemas idénticos; pero cuando observamos un sistema individual, el resultado es uno de los estados posibles. Sin embargo, esta interpretación es incapaz de explicar fenómenos experimentales asociados a partículas individuales, como la interferencia de un solo fotón en la versión cuántica del experimento de Young.

En la cultura popular[editar]

Si bien esta paradoja resulta difícil de comprender para muchos y su interpretación es variada e inconstante, podemos ver algunas referencias al mismo en varias series, cómics y videojuegos actuales. Por otra parte, la popularidad de los gatos en las redes sociales ha generado una gran cantidad de chistes y bromas que refieren al experimento.

  • En el episodio 17 de la sexta temporada de la serie animada Futurama una corta escena hace referencia a este experimento, cuando al abrir una caja Fry es atacado por un gato que estaba dentro y luego un robot que revisa la caja confirma que se trata de la caja de Schrödinger.
  • Al final de la primera temporada de la popular serie The Big Bang Theory, Sheldon Cooper explica el experimento del gato de Schrödinger para compararlo con la situación sentimental de Penny y Leonard.
  • Existe un manga japonés titulado Hellsing, de Kōta Hirano, donde se hace referencia al experimento con un personaje, precisamente llamado Schrödinger que posee rasgos felinos (incluso orejas) y que tiene la capacidad de trasladarse por diferentes universos o distorsiones de tiempo espacio, pudiendo estar en todos lados y al mismo tiempo en ningún lugar siendo así un personaje inmortal, siempre y cuando sea consciente de su propia existencia. Esto último refiere puntualmente a la interpretación de muchos mundos de Hugh Everett.
  • En la serie de novelas liegras To Aru Majutsu no Index, de Kazuma Kamachi uno de los personajes hace referencia a este experimento para explicar como funcionan los poderes ESPER.
  • También en esta última serie, una de las Sisters recoge a un gato, dudando entre muchos nombres, no sabe si llamarlo Perro o Schrödinger.
  • En el manga Umineko no Naku Koro Ni el argumento se muestra como una paradoja haciendo referencia al gato de Schrödinger, ya que los personajes se encuentran en una isla en donde la historia se repite una y otra vez habiendo en cada una diferentes factores que hacen que haya infinita combinaciones de mundos.
  • En el videojuego Bioshock Infinite aparece reflejada la esencia de este experimento durante varias secuencias del juego. Así lo deja entrever Ken Levine en respuesta a una consulta de un aficionado por Twitter.
  • En el videojuego Virtue's Last Reward, se menciona en varias ocasiones la teoría de Schrödinger, constituyendo a uno de los argumentos principales de la trama.
  • En la novela de título Sábado, de Ian Mc Ewan, se hace referencia cuando alude a las posibilidades de que existan supervivientes tras un accidente aéreo.
  • En la novela "El ascenso de Endymion", de Dan Simmons, perteneciente a la saga de Hyperion, el protagonista es condenado a morir en una caja de Schrödinger.
  • La novela visual y anime Steins;Gate está basada en la interpretación de muchos mundos de Hugh Everett y en el "supuesto" viajero del tiempo John Titor.
  • En el cómic "Lab Rat" de la serie de videojuegos Portal el gato de Schrördinger es esencial para la trama, ya que permite al protagonista salvar a Chell (personaje del videojuego)
  • En el videojuego BioShock 2, en la zona denominada Parque Dionysus, se encuentra este gato bajo una capa de hielo.
  • En la serie Senyū Specials, en el capitulo 2 de este, Teufel Diabolos hace una explicación de el gato de Schrödinger al Rey diciendo que se deja un gato dentro de una caja fuerte y la caja esta conectada a gas venenoso, entonces no se sabrá si el gato está vivo o muerto si no hasta que se habrá la caja, en parte la información no es correcta.
  • La película Repo Men comienza haciendo referencia directa al experimento.

Referencias[editar]

Bibliografía[editar]

Enlaces externos[editar]