¿Puede un gato estar vivo y muerto a la vez? En esta colaboración, nuestro amigo Juan de Pedazos de Carbono responde esta pregunta y nos explica por qué. ------
Seguramente habrás escuchado, quizá sin enterarte mucho de los detalles, sobre la paradoja del famoso gato de Schrödinger. Yo mismo sabía desde hace años sobre este experimento mental, pero fue hace poco gracias a la explicación de Jim Al-Khalili en “Paradox” que finalmente entendí la solución a esta aparente paradoja. La respuesta sobre si todo este tiempo el gato estaba vivo o muerto es: sí. Pero mejor déjenme explicar antes la pregunta.
El gato de Schrödinger, ¿simultaneamente vivo y muerto? / Imagen: Dhatfield *
Erwin Schrödinger se preguntó lo que pasaría si colocamos a un gato dentro una caja especialmente preparada y después la cerramos. Dentro de la caja se encuentra también una muy pequeña cantidad de algún material radioactivo, tan pequeña que en el transcurso de una hora hay sólo un 50% de probabilidad de que el material emita una partícula cargada de energía. Si la partícula es emitida entonces activará un detector que, a su vez, liberará un potente ácido matando al gato de forma instantánea. (Recuerda: es un experimento mental, ¡ningún gato ha sido lastimado pensando en las implicaciones de este experimento!)
Si repitiéramos el experimento muchas veces—colocamos un gato en la caja, cerramos la caja, esperamos una hora, abrimos la caja—la mitad de las veces encontraríamos un gato muerto (cuando se emitió la partícula) y la mitad de las veces un gato vivo (cuando la partícula no fue emitida). Esto puede sonar un poco cruel, pero nada extraño. Schrödinger notaba que lo realmente absurdo es que, según la física cuántica, cuando la caja estaba cerrada la partícula fue “emitida” y “no emitida” al mismo tiempo. En el mundo cuántico ambas posibilidades ocurrieron simultáneamente en realidad y, por consecuencia, mientras no mirábamos el gato estaba simultáneamente vivo y muerto. Más aún, parecería que nuestra acción de abrir la caja y observar el interior fue lo que “decidió” el destino del gato.
¡Eso sí que suena completamente absurdo! ¿Qué tenemos de especial que con sólo observar podemos estar decidiendo el destino de los gatos?
Antes de contestar estas preguntas, y revelar la solución a la aparente paradoja, quizá sea importante entender exactamente qué es lo que dice la física cuántica, y por qué es que sabemos que lo que dice es cierto.
Un electrón, por poner un ejemplo, en realidad no es una pequeña canica que se encuentre siempre en algún lugar determinado. La posición del electrón se puede entender más bien como una onda, cuya amplitud está relacionada con la probabilidad de encontrar al electrón en distintos sitios. Ojo, no se trata de que seamos nosotros los que no sepamos la posición exacta del electrón y por lo tanto usemos probabilidades como una aproximación, el hecho es que el electrón realmente se encuentra en distintos sitios al mismo tiempo.
Esto puede comenzar a sonar algo bizarro pero la verdad es que, hasta este punto, la situación no es muy distinta a lo que ocurre cuando dejas caer una piedra en un lago y observas las ondas producidas sobre la superficie. La onda no está localizada en un punto exacto sobre el lago, sino distribuida y ocupando distintos sitios al mismo tiempo. De modo similar, al chocar unos con otros los electrones “interfieren” entre ellos—sumándose o cancelándose sus amplitudes—del mismo modo como lo hacen las ondas en el lago.
El comportamiento de los electrones no es muy distinto al de las ondas en la superficie de un lago / Foto: Scott Robinson
Esto se puede comprobar en el famoso experimento de la doble rejilla donde a un solo electrón se le hace pasar por dos caminos distintos que—al juntarse después de nuevo—ocasionan que el electrón haga interferencia “consigo mismo”. Espero que con la explicación que acabo de dar te puedas hacer en la mente una idea más o menos de lo que está sucediendo. No es muy complicado. Quizá nunca lo habías pensado de esta manera, pero también te darás cuenta que no es tan descabellado como sonaba en un principio.
Lo realmente inesperado y sorprendente es lo siguiente: si en uno de los dos caminos pones un detector para determinar si el electrón pasó o no pasó por ahí, entonces los patrones de interferencia desaparecen y el electrón parece ser forzado a elegir entre tomar “uno” o “el otro” camino, ya no ambos al mismo tiempo. Pareciera que el electrón puede felizmente recorrer los dos caminos distintos al mismo tiempo mientras nadie lo mira, pero al observarlo el electrón es forzado a elegir una y sólo una de las dos opciones.
El párrafo anterior contiene una de las ideas centrales de la física cuántica, la que daba dolores de cabeza a Schrödinger, y de la que surgen muchas de las otras extrañezas que seguro has escuchado sobre física cuántica. Y no se trata de filosofía ni de un experimento mental, esta es en realidad la forma en que los electrones—al igual que fotones y otras partículas energéticas—se comportan cuando se les estudia en el laboratorio. Este es un hecho de nuestro universo.
Desafortunadamente ésta es también la idea de la física cuántica que más suele ser mal interpretada, dando dar lugar a ideologías como “El Secreto” o toda la pseudo-filosofía de Deepak Chopra. Y es que el experimento parece decir que las cosas no son “reales” hasta que las observamos, que nuestro acto consciente de observar al mundo es el que ocasiona que el destino se desenlace de una u otra manera. “Tu mente decide la realidad.” Pero esto no es así.
Lo curioso es que la solución a este malentendido resuelve también la paradoja del gato de Schrödinger. Y es que el “observar” que hace que un electrón tome uno u o otro camino—o que una partícula se emita o no se emita, y por lo tanto se produzca o no la muerte del gato—no requiere una mente consciente que esté “observando”. No requiere un humano, ni siquiera un par de ojos: el electrón es “observado” al interactuar de cierta manera con cualquier otro sistema—por ejemplo un detector de electrones—en un proceso llamado decoherencia cuántica.
El gato no pudo estar vivo y muerto al mismo tiempo pues, si en algún momento el detector “observa” que la partícula radioactiva es emitida, a partir de entonces el destino de la partícula—y fatalmente también del gato—ha sido definido. La respuesta es entonces que sí, en todo momento el gato está vivo o muerto—según el detector determine—pero nunca se encontraba en ambos estados al mismo tiempo.
En conclusión los efectos cuánticos son reales, pero solo aplican en escalas muy pequeñas del tamaño de los átomos, así como a electrones, fotones y partículas más pequeñas. En cuanto tienes un sistema más grande y complejo—como un detector, un gato, o una persona a quien le gustan los gatos—el proceso de decoherencia pronto ocurre y los efectos cuánticos desaparecen. Cuando se entiende un poco más la física cuántica no parece ya taaan extraña, ¿verdad?
Juan
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Escrito por Juan A. Navarro Pérez y publicado originalmente en Pedazos de Carbono
* La imagen aquí utilizada para ilustrar el gato de Schrödinger es distinta a la que se presentó en la versión original de Pedazos de Carbono