Gato de Schrödinger

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El gato en la caja.

El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger es un experimento imaginario concebido en 1935 por el físico Erwin Schrödinger para exponer uno de los aspectos más extraños, a priori, de la mecánica cuántica.

Contenido

[editar] La propuesta

Schrödinger nos propone un sistema formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso, una partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse en un tiempo dado y un dispositivo tal que, si la partícula se desintegra, se rompe la botella y el gato muere.

Al depender todo el sistema del estado final de un único átomo que actúa según las leyes de la mecánica cuántica, tanto la partícula como la vida del gato estarán sometidos a ellas. De acuerdo a dichas leyes, el sistema gato-dispositivo no puede separarse en sus componentes originales (gato y dispositivo) a menos que se haga una medición sobre el sistema. El sistema gato-dispositivo está en un entrelazamiento, Verschränkung, en alemán originalmente.

Siguiendo la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja, el sistema, descrito por una función de onda, tiene aspectos de un gato vivo y aspectos de un gato muerto, por tanto, sólo podemos predicar sobre la potencialidad del estado final del gato y nada del propio gato. 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. Esto se debe a una propiedad física llamada superposición cuántica que explica que el comportamiento de las partículas a nivel subatómico no puede ser determinado por una regla estricta que defina su función de onda. La física cuántica postula que la pregunta sobre la vida del gato sólo puede responderse probabilísticamente.

La paradoja ha sido objeto de gran controversia tanto científica como filosófica, al punto que Stephen Hawking ha dicho: «cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola», aludiendo al suicidio cuántico, una variante del experimento de Schrödinger.[cita requerida]

De hecho, aparte de la interpretación de Copenhague, existen otras maneras de ver este problema.

[editar] Interpretación de los universos paralelos

En la interpretación de los «muchos mundos» («many-worlds»), universos paralelos o multi-universos formulada por Hugh Everett en 1957, cada evento que se produce es un punto de ramificación. El gato sigue estando vivo y muerto a la vez pero en ramas diferentes del universo, todas las cuales son reales, pero incapaces de interactuar entre sí debido a la decoherencia cuántica.

[editar] Interpretación del colapso objetivo

De acuerdo con la teoría del colapso objetivo, las superposiciones de estados se destruyen aunque no se produzca observación, difiriendo las teorías en qué magnitud física es la que provoca la destrucción (tiempo, gravitación, temperatura, términos no lineales en el operador de evolución...). 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.

[editar] Interpretación relacional

La interpretación relacional no hace distinciones entre el experimentador, el gato o el aparato, o entre seres animados o inanimados: todos son sistemas cuánticos gobernados por las mismas reglas de evolución de la función de onda, y todos pueden ser considerados como "observadores".

Pero esta interpretación permite que diferentes observadores puedan dar cuenta de la serie de eventos observados de manera diferente, dependiendo de la información que cada uno tiene del sistema. Así, el gato puede también ser considerado un observador del aparato mientras que el experimentador puede ser considerado otro observador del sistema completo (caja más aparato).

Antes de abrir la caja, el gato tiene información sobre el estado del aparato (el átomo ha decaído o no), pero el experimentador no tiene esa información sobre lo que ha ocurrido en la caja. Así, los dos observadores simultáneamente tienen distintos registros de lo que ha ocurrido: 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, los dos estados del sistema colapsan en el mismo resultado, y el gato está entonces vivo o muerto.

[editar] Interpretación asambleística

Esta interpretación descarta la idea de que en mecánica cuántica un sistema físico individual (importante esta palabra) se pueda describir con una descripción matemática concisa (un estado) y es más cercana a la visión de la realidad de la física clásica. En ella, la función de onda no describe un sistema físico real e individual, sino una especie de medida estadística de muchos experimentos a los que se someten sistemas físicos idénticos. La función de ondas es una abstracción matemática que describe el sistema pero no existe en realidad como puede existir un campo eléctrico. Y un sistema físico nunca se encontrará en una mezcla de estados, así que el sistema no tendrá que colapsar a uno de ellos en ningún momento. Según la interpretación de Copenhague, antes de la medida existe ese estado de superposición. Según esta interpretación, se trata de un artificio aplicable para el conjunto de medidas.

En la interpretación asambleística las superposiciones de estados no son sino subasambleas de una asamblea de experimentos mayor. Si esto fuera así, lo que tendría sentido es describir mediante un estado no un experimento particular del gato de Schrödinger sino muchos experimentos similares preparados en condiciones semejantes. Según los proponentes de esta interpretación (Leslie E. Ballantine), la paradoja del gato de Schrödinger es trivial, porque no hay necesidad de que la función de onda colapse a la de un sistema físico individual.

Pero esta interpretación de las cosas, que funciona para sistemas no individuales, tuvo problemas para explicar lo que ocurre en los experimentos en los que físicamente sabemos que sólo hay una partícula (experimento de la doble rendija), en los que las otras interpretaciones son acordes con lo que se observa, y que apuntan a que los estados superpuestos sí describen "realmente" un único sistema. Por ello, esta interpretación sólo tiene interés histórico.

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