El gato de schrödinger

No hay duda que la mecánica cuántica es una teoría revolucionaria y excepcionalmente extraña. Después del asentamiento de la mecánica cuántica moderna, los físicos se dividieron en diferentes grupos de opinión, cada uno de estos grupos trató de explicar la rareza del mundo cuántico de formas diferentes, lo que causó las muchas interpretaciones de la mecánica cuántica.

La interpretación más admitida de todas ellas es la llamada interpretación de Copenhague (ésta interpretación ha sido utilizada en la Superposición cuántica). Otra interesante interpretación es la llamada interpretación de los universos paralelos. Podemos demostrar la diferencia entre estas dos interpretaciones en un sencillo experimento...

Digamos que tenemos una caja que contiene un átomo de un elemento radiactivo. Un elemento radiactivo es un elemento que sufre una desintegración en elementos más ligeros en un cierto periodo de tiempo. El problema es que no puede saberse cuando ocurre la desintegración, ya que cada átomo radiactivo es descrito por una función de onda que determina la probabilidad de que el átomo se desintegre en el tiempo. La probabilidad de que ocurra la desintegración aumenta con el tiempo. En consecuencia, se definió la semivida. La semivida es la cantidad de tiempo después de la cual la probabilidad de un átomo de desintegrarse es exactamente del 50 por ciento. Cada elemento radiactivo tiene una semivida diferente (en un rango de entre fracciones de segundo a millones de años). Por ejemplo, si tuviéramos 100 átomos de un elemento con una semivida de un año, 50 átomos de desintegrarían en un año.

Volvamos a nuestro átomo dentro de una caja. Para simplificar, suponemos que la semivida de nuestro elemento radiactivo es de un día, por ejemplo, si dejamos el átomo en la caja durante un día, hay una probabilidad del 50 por ciento de que se desintegre. Sin embargo, recordar que mientras un objeto cuántico no sea observado, se encuentra en superposición con todos los posibles estados. Por tanto, el átomo se encuentra desintegrado y no desintegrado. En otras palabras, nuestro átomo aislado dentro de la caja está en una superposición de dos estados.

Solo cuando abrimos la caja y observamos el átomo, ocurre el colapso de la función de onda y el átomo "decide" si está desintegrado o no dependiendo de la probabilidad dada por su función de onda (después de un día, la probabilidad es del 50 por ciento para los dos estados). Ahora consideremos la situación donde ponemos un recipiente lleno de gas venenoso y un gato vivo en la caja junto con el átomo. Todo el sistema está preparado para que, si ocurre la desintegración, el gas venenoso matará al gato. Si el átomo no se desintegra, el gas no será liberado y el gato seguirá vivo.

Si te resulta familiar el experimento, es porque estamos explicando la "paradoja" más famosa de la mecánica cuántica. El autor de este experimento es un famoso físico llamado Erwin Schödinger, por lo que solemos referirnos a él como el gato de Schrödinger.
Con este experimento, Schödinger quiso demostrar la imprecisión de la interpretación de Copenhague. le molestaba que la interpretación de Copenhague no dejaba claro qué significaba "observar" un objeto cuántico. Según dice, la interpretación de Copenhague define que si un átomo se encuentra en la superposición desintegrado/no desintegrado, el veneno se encuentra en la superposición de liberado/no liberado, lo que implica que el gato está en la superposición de vivo/muerto hasta que se abra la caja. El gato obviamente no puede estar vivo y muerto al mismo tiempo. Es por esto que Schrödinger consideró que la interpretación de Copenhague era estúpida.

Sin embargo, los autores de la interpretación de Copenhague nunca vieron el gato de Schrödinger como un problema. ya que consideraron que el destino del gato está decidido mucho antes de abrir la caja, ya que los átomos en el aire alrededor del átomo radiactivo lo "observan" (se encuentran) y por tanto previenen la superposición del gato. Incluso el gato puede observar si el gas venenoso se libera o no, previniendo la superposición.

Cada interpretación explica el gato de Schrödinger con leves diferencias. Por ejemplo, la interpretación anteriormente mencionada de los universos paralelos asume que cada vez que dos sistemas cuánticos interactúan, la realidad se divide en múltiples "mundos" paralelos. La interacción conlleva a diferentes resultados en cada uno de estos mundos. En otras palabras, todo lo que puede llegar a pasar ocurre por lo menos en uno de los múltiples mundos. Esto significa que cuando la caja se abre, el universo entero se divide en dos universos, ¡donde uno contiene un gato vivo y el otro uno muerto!


Para más información, visitar:
https://es.wikipedia.org/wiki/Gato_de_Schr%C3%B6dinger 
http://www.astromia.com/astronomia/paradojagato.htm