El gato zombie

Puede que el título de algo de miedo (o no, esta generación no teme a nada por culpa de los videojuegos violentos). Voy a hablaros hoy de algo muy interesante, un experimento que no llegó a realizarse, llamado “Experimento mental”, pero que sirve de ejemplo para explicar parte de la mecánica cuántica. Voy a hablaros del famoso Gato de Schrödinger. 

¿Recordáis en mi anterior entrada, Colorín coloreado, cuando os hablaba del nacimiento de la Mecánica Cuántica? Pues bien, ese “nacimiento” llevó consigo que se llevasen a cabo una serie de conferencias donde se reunían los científicos más prestigiosos del mundo en aquella época, llamados Congresos Solvay (por el eminente físico Ernest Solvay, que fue gracias al cual se pudieron reunir) y cada conferencia tenía entre la lista de asistentes a las eminencias actuales de la física, desde Albert Einstein hasta Max Planck, entre otros.

Sin duda, de todos estos congresos, el más famoso fue el quinto. Celebrado en octubre de 1927 en la ciudad de Bruselas y donde el tema principal fue "Electrones y Fotones". Discutieron sobre la recientemente formulada Mecánica Cuántica, dieron un sentido a lo que no lo tenía, construyeron una nueva manera de entender el mundo y se dieron cuenta que para describir y entender a la naturaleza se tenían que abandonar gran parte de las ideas preconcebidas por el ser humano a lo largo de toda su historia

Erwin Schrödinger y su cara de loco

Una anécdota curiosa de aquel congreso la protagonizaron Einstein y Niels Bohr, durante una discusión entre ambos, en la que Einstein dijo “Dios no juega a los dados”, y Bohr le respondió “Einstein, deje de decirle a Dios lo que debe hacer con sus dados”.

Pero sin duda lo más curioso, es que diecisiete de los veintinueve asistentes, eran o llegaron a ser premios Nóbel, entre ellos Marie Curie, premio Nóbel tanto de física como de química.

Entre esos asistentes que ganaron posteriormente el Nóbel, por supuesto se encontraba nuestro héroe del día: el austriaco nacionalizado irlandés, Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (toma nombrecito), premio Nóbel de física en 1933 por su ecuación de Schrödinger.

Al parecer, estaba discutiendo con Albert Einstein por correspondencia (el Whatsapp de aquella época) cuando se le ocurrió un ejemplo para explicar las paradojas e interrogantes de la mecánica cuántica. El ejemplo, un experimento mental, se ha hecho famoso, conocido como El Gato de Schrödinger. Vamos a realizar el experimento mental entre todos ahora mismo, ¿vale?

Imaginemos un sistema (llamadlo “cosa” si queréis, pero un experimento de química física se realiza sobre un sistema) formado por: una caja que contiene un gato vivo (aclaro, ya veréis por qué), una botella de veneno mortal (ácido cianhídrico Me deja sin aliento) conectada a un aparato, en cuyo interior hay una partícula radiactiva, que tiene un 50% de posibilidades de desintegrarse cuando pase 1 hora. ¿Lo tenéis todo? Bien, continuemos.

Las herramientas necesarias para el experimento

Cuando pase una hora, la partícula tiene un 50% de posibilidades de desintegrarse. Si se desintegra, activa el aparato, y este aparato rompe la botella de veneno mortal, con lo cual el gato se muere. O bien puede no pasar.

Todo el sistema depende de un solo átomo (la partícula que puede desintegrarse), que actúa según las leyes de la mecánica cuántica, por lo que la vida del gato también está sometida a dichas leyes. Según las cuales, además, no se puede separar el sistema (o cosa) en sus componentes originales, o sea, en un gato y un dispositivo con un bote de veneno. El sistema gato-dispositivo está en un entrelazamiento, o Verschränkung en alemán.

Vale, ya tenemos todo lo que necesitamos. Ahora dejemos que pase una hora.

Una vez pasa una hora, el sistema estará descrito por una función de onda característica (al igual que una partícula, ya que todo el sistema depende de una). Esa función de onda, mientras que no se abra la caja para ver al gato, tendrá aspectos de gato vivo, y aspectos de gato muerto. Dicho así a lo bruto, el gato estará vivo y muerto a la vez. Un gato zombi, exacto. Lo que ocurre es que al abrir la caja, la función de onda se altera, y se desplaza en uno de los dos sentidos, o bien a gato vivo o bien a gato muerto. Esta cosa tan curiosa es debida a un efecto llamado “principio de superposición cuántica” que dice que si el sistema puede estar en un estado “A” y también en un estado “B” entonces también podrá estar en un estado que sea la combinación de ambos (estado mixto.) Sin embargo, al efectuar una medición de este estado sólo se podrá obtener “A” o “B”. Esto quiere decir que hasta el momento en el que se mide, el sistema estaba en los dos estados simultáneamente, pero después de realizar una observación el estado colapsa a uno de los dos posibles: el “A” o el “B”. Os voy a colocar un video en el que os ilustra ese doble comportamiento de las partículas, según si las observas o no, conocido como el experimento de doble ranura.

Bueno, es evidente que el gato no va a convertirse en zombie, eso está claro. Hay varias interpretaciones del experimento mental. Os voy a poner la más curiosa a mi parecer…

Interpretación de los universos paralelos

Que bonito suena el nombre. Esta interpretación formulada por Hugh Everett en 1957, cada hora que pasa es un punto de ramificación. El gato sigue estando vivo y muerto a la vez pero en universos paralelos, todos los cuales son reales, pero incapaces de interactuar entre sí debido a la decoherencia cuántica.

Vamos, que cada vez que pasa una hora, el universo se divide en dos. En uno el gato está vivo, mientras que en el otro el gato está muerto. Hay otro experimento mental, conocido como “suicidio cuántico”, que es parecido a este solo que desde el punto de vista del gato. Copio tal cual de wikipedia:

”El experimento supone un hombre sentado con un arma que apunta hacia su cabeza. El arma es manipulada por una máquina que mide la rotación de una partícula subatómica. Cada vez que el hombre apriete el gatillo el arma se disparará dependiendo del sentido de la rotación de la partícula: Si gira en sentido horario el arma dispara, en sentido contrario no lo hace.”

Según la interpretación de universos paralelos, cada disparo genera dos universos, uno en el que vives y uno en el que mueres. Por lo tanto, si siempre hay un universo en el que vives, ¡eres inmortal! Esto se denomina, de hecho, inmortalidad cuántica.

Bueno, toda esta paranoia tiene muchas interpretaciones, he puesto la que a mi más me gusta, pero de hecho hay bastantes más. Lo importante es que os quedéis con la idea de que la mecánica cuántica no es solo una teoría que explica cosas de átomos y demás que a poca gente le importan, si no que puede aplicarse a cosas cotidianas, como un gato en una caja, o un suicida. Siempre y cuando todo dependa de una partícula, claro está…

Si es que no somos ná, somos un puzzle gigante…