jueves, 7 de abril de 2011

El famoso Gato de Schrödinger



Hace tiempo descubrí el famoso experimento mental del gato, pero curiosamente lo encontré bajo el contexto de que era una prueba irrefutable de las maravillas que la física moderna estaba descubriendo: la apertura de la ciencia a los misterios  casi mágicos de nuestra realidad.
Quizá lo entendí mal, o quizá los medios se dejan llevar por el sensacionalismo, (o todo lo contrario), pero después de investigar descubrí que tal experimento no es una prueba de la “magia” que se esconde detrás de la mecánica cuántica ni mucho menos. Simplemente es un planteamiento de un detractor de la teoría cuántica, para ilustrar lo absurdo o lo inútil que es tratar de compaginar el mundo subatómico con el universo macroscópico siguiendo de forma literal la “Interpretación de Copenhague”.
La traducción del artículo de Schrödinger de 1935 en la revista alemana Die Naturwissenschaften (Las Ciencias Naturales), donde hace mención al famoso experimento sería asi:
“…Pueden incluso plantearse casos bastante absurdos. Un gato está encerrado en una cámara de acero, junto con el siguiente aparato (que debe ser protegido frente a una posible injerencia por parte del gato): en un contador Geiger hay una minúscula cantidad de una sustancia radioactiva, tan pequeña que tal vez, en el transcurso de una hora, uno de los átomos se desintegre, pero también, con igual probabilidad, ninguno lo haga; si sucede, el tubo del contador Geiger se descarga y, a través de un relé, libera un martillo que rompe un pequeño frasco de acido cianhídrico. Si se deja este sistema aislado durante una hora, podríamos decir entonces que el gato seguirá vivo si ningún átomo se ha desintegrado. La función de onda de este sistema expresaría esto incluyendo el gato vivo y el gato muerto  mezclados o esparcidos a partes iguales…”

Debido a que no soy un físico experto, pido de favor si algún académico lee estas humildes líneas, escriba las correcciones pertinentes.
Haciendo un poco de historia, cuando los científicos estaban estudiando las partículas subatómicas, descubrieron que la materia llegaba a un punto que se hacía “borrosa”. Era imposible conocer con exactitud las características de éstas partículas en su estado natural. Para acercarse al problema surgieron dos puntos de vista:
Los “Realistas” o Relativistas (liderados por Einstein) decían que no teníamos los conocimientos ni la tecnología para medir esos factores nebulosos o borrosos, y que con el tiempo podría ser posible cuantificar y despejar la parte de la materia que se ve borrosa y quedaría todo claramente exacto y explicado tal y como la Teoría de la Relatividad mide los fenómenos macroscópicos.
Por otro lado, la “Interpretación de Copenhague”, (liderada por Heisenberg bajo la escuela de Bohr), decía que según sus cálculos y experimentos es imposible ir más allá de la cualidad borrosa de la materia, por lo tanto, esa parte borrosa es la materia en si, y que ya no había más por descubrir. Pero, ¿de qué manera se podía estudiar, medir y experimentar con esa materia borrosa? Los Físicos Cuánticos desarrollaron modelos matemáticos con base en las leyes probabilísticas de manera que esa materia borrosa se traducía en un modelo matemático (Estado Cuántico u onda de probabilidades) el cual se podía experimentar, estudiar y medir. Esto constituye la Teoría Cuántica.
Para ilustrar lo anterior, imaginemos a un electrón como una pelotita dando vueltas alrededor del núcleo de un átomo. El problema es que gira tan rápido que no se ve una pelotita dando vueltas, sino que debido a su velocidad solo se ve una “nube” alrededor del núcleo. Los Relativistas dirían que solo vemos la nube porque no tenemos la capacidad de ver a la pelotita dando vueltas, pero que con el tiempo desarrollaremos los medios para hacerlo. Los cuánticos por su parte, dirían que es imposible encontrar los medios para “ver” a la pelotita dando vueltas al núcleo, por lo tanto la nube completa es la pelotita y para estudiar sus características y comportamiento la nube se traduce a un modelo matemático.
Schrödinger, partidario del grupo de Einstein, propone el experimento del gato para ilustrar las diferencias entre estos puntos de vista:
Desde el punto de vista de los relativistas, el gato estará vivo o muerto independientemente del observador. Si se desintegra el átomo y se activa el dispositivo del veneno, el gato muere, y si ocurre lo contrario, el gato vive, y cuando se abre la caja simplemente se observará lo que sucedió. Pero mientras no se le mira, el gato no está en ningún estado “mágico” vivo-muerto.  Simplemente vivirá o morirá dependiendo de lo que le pase al átomo y al abrir la caja  se descubrirá que pasó.
Pero desde el punto de vista de los Cuánticos, al tener 50% de probabilidad que el gato esté vivo y 50% muerto, y no lo vemos porque la caja está cerrada, el gato se vuelve borroso (un estado vivo-muerto). Sólo cuando se abre la caja, el gato se colapsa en una u otra posibilidad. Y es ahí donde se ha dejado llevar la imaginación de todos, pues para los cuánticos, mientras no se mire, el gato estará en un estado donde se cumplen ambas características vivo-muerto al mismo tiempo. ¿Cómo será ese estado mágico del gato borroso? ¿Qué siente el gato? ¿Qué pasa si en vez de gato metemos a una persona? ¿Qué sentirá? ¿Qué verá? ¿Sucederán ambas cosas en Universos Paralelos en los que en uno vive y en otro muere? ¿La información del gato se filtra a través de la caja al entorno gracias a la Decoherencia???
Como vemos con éstas preguntas, nos hemos olvidado que el estado aparentemente “mágico” del gato vivo-muerto al mismo tiempo, es sólo una interpretación matemática, mas no es un estado “real” del gato. Un simple intercambio de puntos de vista, que ha dado a las más grandes y peregrinas interpretaciones.
Sin embargo, hay datos curiosos que nos hacen ver que la realidad es más extraña que la ficción:  Los “Realistas” parecen lógicos, pues explican las cosas tal y como las vemos, y si le sumamos que eran liderados por Einstein, que mejor garantía de que están en lo cierto. Los de la Interpretación de Copenhague parecen soñadores que creen en la magia y cosas extrañas, como que una partícula puede estar en dos lugares al mismo tiempo, universos paralelos y cosas extraordinarias. Sin embargo éstos últimos, contrario a lo que se podría pensar, vienen de una de las escuelas o sistemas de pensamiento más cerrados de la ciencia: Niels Bohr, decía que “… únicamente lo que se puede medir es ciencia, y lo que no se puede medir son solo fantasías y no tienen caso hablar de ellas”. Bajo este precepto está basado la Interpretación de Copenhague, puesto que  Heisenberg únicamente mediante mediciones concretas descubrió su famoso Principio de Incertidumbre.
Y para más curioso, gracias a los modelos matemáticos y leyes probabilísticas de la Física Cuántica, los científicos están encontrando que la Interpretación de Copenhague tiene razón en un sinfín de investigaciones, comprobaciones y experimentos, teniendo muchos de ellos ya una aplicación real en aparatos y dispositivos tecnológicos. Entonces… ¿quién tiene la verdad, los “soñadores” o los “realistas”?
Muchos dicen que es muy temprano para decir cuál de los dos puntos de vista gana, incluso cada año nacen nuevas teorías que tratan de explicar el extraño, elusivo y borroso mundo de las partículas sub atómicas. Como suele hacer el tiempo, quizá dentro de mucho descubramos que ninguna de las dos era cierta, o que las dos lo eran o que ninguna aplicaba para descifrar el misterio, sino más bien todo lo contrario, pero no podemos negar que el viaje para descubrirlo será fascinante!



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