A petición del público aquí va otra entrada relacionada con la mecánica cuántica. En esta ocasión hablemos del pobre e incomprendido Gato de Schrödinger a quién ni la Sociedad Protectora de animales puede rescatar de su ambiguo destino. Para aquellos que no estén familiarizados con el felino mejor conocido (y menos entendido) en la historia de la ciencia, han de saber que se trata de un experimento intelectual de la primera mitad del siglo XX, cuando la mecánica cuántica tomaba la forma actual. Primero hablemos un poco sobre algunas de las bases de la mecánica cuántica.
Visión clásica de la situación del gato de Schrödinger, el gato se encuentra o vivo o muerto.
Lo principal de la mecánica cuántica es entender la escala de las cosas de las estaremos hablando, es decir la escala mas pequeña que un átomo. Mientras que es posible usar la mecánica cuántica para resolver problemas en la escala de metros y kilómetros que usamos en la vida cotidiana, su aplicación sería mucho mas compleja que la mecánica clásica (la de Newton) y la exactitud ganada sería muy difícil de medir. A escalas cuánticas (muy pequeñas) la naturaleza se comporta de forma muy extraña, o al menos eso nos parece a los seres de escalas mayores. Algunas de esas diferencias fueron lo que dio origen a que a principios de siglo XX los físicos se dieran cuanta de que no se podía explicar la conducta de las partes mas pequeñas de la naturaleza con la física de Newton, lo que llevó al desarrollo de la física cuántica (en nuestro contexto podremos usar "física cuántica" como sinónimo de "mecánica cuántica") la cuál esta basada en que las partículas cuánticas tienen una conducta muy peculiar. Pero antes de continuar con esto, veamos lo del Gato de Schrödinger.
Bien, el experimento del pobre gato es como sigue:
Imaginemos un gato metido en una caja herméticamente cerrada sin ventanas ni forma de ver lo que sucede dentro, y en la cuál se encuentra un mecanismo que libera veneno en algún momento aleatorio.
El punto que hacía Schrödinger al someter al felino a tan estresante situación es que uno, en un momento dado, no sabe si el gato esta vivo o muerto, ya que tiene que estar en uno y solo uno de los dos estados. De esta manera ilustraba uno de los problemas de interpretación de la mecánica cuántica. El hecho de que aparentemente una partícula podía estar en dos estados al mismo tiempo y no saber sabía con seguridad en cual de los dos se encontraba hasta que se toma una medición y se sale de dudas. Es como si uno abriera la caja y viera si el gato esta vivo o muerto ya que antes de abrirla el felino podría estar en cualquiera de los dos formas o inclusive en las dos, es decir vivo y muerto (claro, si el gato fuera cuántico también). En el caso de la partícula, se puede decir que esta en cualquier estado y no se define (o mas bien, no sabemos) hasta que tomamos una medición. En este sentido, se puede decir que la partícula no tiene un estado determinado hasta que se le observa, o bien que ha estado en dicho estado todo el tiempo (el gato murio al momento de cerrar la caja) pero hasta que se tomo la medición nos dimos cuenta, o que en realidad se encuentra en ambos estados y que es el hecho de observarla lo que la coloca en uno solo.
Como pueden ver, la situación física se puede interpretar de muchas formas diferentes. Y encontrar la relación entre lo que se mide y la realidad es el principal problema que se tiene en la física cuántica. Un problema que no tenía de forma tan grave hasta el siglo XX, antes e esas fechas, la ciencia siempre trataba con situaciones mucho mas familiares y fáciles de comprender y asimilar, el problema principal aquí es que se esta tratando con situaciones tan alejadas del ambiente donde ha evolucionado nuestro cerebro que nos es complicado asimilarlas. De aquí que al salir los resultados fundamentales de la cuántica, fue necesario encontrar como interpretar dichos resultados. Para principios de la década de los 30's del siglo XX se llegó a lo que hoy se conoce como la "Interpretación de Copenhagen" que es la principal usada hoy (sin embargo ya han salido otras "actualizadas"). Algunas de estas interpretaciones tiene implicaciones muy interesantes, como por ejemplo escenarios de Universos Múltiples, etc. En la interpretación de universos múltiples, la historia constantemente se ve alterada, y cada acción en un universo genera un universo nuevo para cada opción que se da. Por ejemplo, si tengo que decidir entre usar para algo el color rojo o el azul, en ese momento la historia se divide en dos ramas, es una escogí el rojo, en la otra el azul y estas dos ramas no interactúan entre ellas.
"Solución" al experimento del Gato de Schrödinger según el escenario de los Universos Múltiples, en un universo el gato esta vivo, en el otro muerto.
Así que aunque se le suele anunciar como paradoja, en realidad el Gato de Schrödinger es un ejemplo de una situación que causó muchos dolores de cabeza a principios del siglo pasado. En sí, la razón para hablar de tan desdichado felino en este blog es para ilustrar algo muy importante de la naturaleza de la física cuántica, lo ajena que es a nuestra experiencia cotidiana. Por ejemplo, en la física clásica (la que usamos para describir nuestra vida cotidiana) cada objeto tiene una posición, la cual puede variar con alguna velocidad, la cual puede variar también con cierta aceleración. En la física cuántica no existe el concepto de posición y por lo tanto tampoco el de velocidad ni aceleración, así que las partículas no "están" en "un" lugar y por lo tanto no se puede decir que se mueven de alguna forma. Así que el decir que, por ejemplo, los electrones orbitan al átomo, es una licencia literaria ya que "orbitar" implica moverse en trayectorias cerradas en torno a un punto, de realidad se debe decir que los electrones "es muy probable que estén en algún lugar cercano al núcleo el cual no se sabe cual es hasta que lo observas (o mides)" lamentablemente el hecho de medirlo implica interactuar con el electrón y de esta manera alteras su estado. Así que podemos decir que con respecto a la partícula, no sabemos de donde vino, ni a donde va, solo que en el momento de observarla se encontraba en un esta dado.
Como pueden ver la indeterminación en algo muy propio de la cuántica, y mientras que nos podemos acostumbrar a tratar la indeterminación de una partícula, si esto fuera válido en nuestra escala cotidiana, podríamos decir cualquiera de estas cosas con la misma validez:
1.- el gato esta vivo
2.- el gato es muerto
3.- el gato esta 50% vivo y 50% muerto
4.- el gato esta 20% vivo y 80% muerto
5.- el gato tiene de cada dos células, una viva y otra muerta
6.- el lado derecho del gato esta vivo mientras que el izquierdo esta muerto
.
.
P.D. Para los que como yo, opinan que Schrödinger fue demaciado cruel por querer exponer el gato al veneno, coincidirán con la opinión de Einstein quién recomendó que en lugar de que se libere veneno, se le dé un balazo (al gato, no a Schrödinger).
P.D. 2 Antes de que pregunten: No, no sé si Schrödinger, cuando se le perdía su gato, ponía anuncios por todo el barrio anunciando que "se le busca vivo y muerto"
Atención: Niños no haga este experimento en casa(aunque sé de un niño que metió un gato al refrigerador).
Visión cuántica de la situación del gato de Schrödinger, hasta que no se abra la caja el gato se puede considerar vivo y muerto al mismo tiempo.
Visión clásica de la situación del gato de Schrödinger, el gato se encuentra o vivo o muerto.
Lo principal de la mecánica cuántica es entender la escala de las cosas de las estaremos hablando, es decir la escala mas pequeña que un átomo. Mientras que es posible usar la mecánica cuántica para resolver problemas en la escala de metros y kilómetros que usamos en la vida cotidiana, su aplicación sería mucho mas compleja que la mecánica clásica (la de Newton) y la exactitud ganada sería muy difícil de medir. A escalas cuánticas (muy pequeñas) la naturaleza se comporta de forma muy extraña, o al menos eso nos parece a los seres de escalas mayores. Algunas de esas diferencias fueron lo que dio origen a que a principios de siglo XX los físicos se dieran cuanta de que no se podía explicar la conducta de las partes mas pequeñas de la naturaleza con la física de Newton, lo que llevó al desarrollo de la física cuántica (en nuestro contexto podremos usar "física cuántica" como sinónimo de "mecánica cuántica") la cuál esta basada en que las partículas cuánticas tienen una conducta muy peculiar. Pero antes de continuar con esto, veamos lo del Gato de Schrödinger.
Bien, el experimento del pobre gato es como sigue:
Imaginemos un gato metido en una caja herméticamente cerrada sin ventanas ni forma de ver lo que sucede dentro, y en la cuál se encuentra un mecanismo que libera veneno en algún momento aleatorio.
El punto que hacía Schrödinger al someter al felino a tan estresante situación es que uno, en un momento dado, no sabe si el gato esta vivo o muerto, ya que tiene que estar en uno y solo uno de los dos estados. De esta manera ilustraba uno de los problemas de interpretación de la mecánica cuántica. El hecho de que aparentemente una partícula podía estar en dos estados al mismo tiempo y no saber sabía con seguridad en cual de los dos se encontraba hasta que se toma una medición y se sale de dudas. Es como si uno abriera la caja y viera si el gato esta vivo o muerto ya que antes de abrirla el felino podría estar en cualquiera de los dos formas o inclusive en las dos, es decir vivo y muerto (claro, si el gato fuera cuántico también). En el caso de la partícula, se puede decir que esta en cualquier estado y no se define (o mas bien, no sabemos) hasta que tomamos una medición. En este sentido, se puede decir que la partícula no tiene un estado determinado hasta que se le observa, o bien que ha estado en dicho estado todo el tiempo (el gato murio al momento de cerrar la caja) pero hasta que se tomo la medición nos dimos cuenta, o que en realidad se encuentra en ambos estados y que es el hecho de observarla lo que la coloca en uno solo.
Como pueden ver, la situación física se puede interpretar de muchas formas diferentes. Y encontrar la relación entre lo que se mide y la realidad es el principal problema que se tiene en la física cuántica. Un problema que no tenía de forma tan grave hasta el siglo XX, antes e esas fechas, la ciencia siempre trataba con situaciones mucho mas familiares y fáciles de comprender y asimilar, el problema principal aquí es que se esta tratando con situaciones tan alejadas del ambiente donde ha evolucionado nuestro cerebro que nos es complicado asimilarlas. De aquí que al salir los resultados fundamentales de la cuántica, fue necesario encontrar como interpretar dichos resultados. Para principios de la década de los 30's del siglo XX se llegó a lo que hoy se conoce como la "Interpretación de Copenhagen" que es la principal usada hoy (sin embargo ya han salido otras "actualizadas"). Algunas de estas interpretaciones tiene implicaciones muy interesantes, como por ejemplo escenarios de Universos Múltiples, etc. En la interpretación de universos múltiples, la historia constantemente se ve alterada, y cada acción en un universo genera un universo nuevo para cada opción que se da. Por ejemplo, si tengo que decidir entre usar para algo el color rojo o el azul, en ese momento la historia se divide en dos ramas, es una escogí el rojo, en la otra el azul y estas dos ramas no interactúan entre ellas.
"Solución" al experimento del Gato de Schrödinger según el escenario de los Universos Múltiples, en un universo el gato esta vivo, en el otro muerto.
Así que aunque se le suele anunciar como paradoja, en realidad el Gato de Schrödinger es un ejemplo de una situación que causó muchos dolores de cabeza a principios del siglo pasado. En sí, la razón para hablar de tan desdichado felino en este blog es para ilustrar algo muy importante de la naturaleza de la física cuántica, lo ajena que es a nuestra experiencia cotidiana. Por ejemplo, en la física clásica (la que usamos para describir nuestra vida cotidiana) cada objeto tiene una posición, la cual puede variar con alguna velocidad, la cual puede variar también con cierta aceleración. En la física cuántica no existe el concepto de posición y por lo tanto tampoco el de velocidad ni aceleración, así que las partículas no "están" en "un" lugar y por lo tanto no se puede decir que se mueven de alguna forma. Así que el decir que, por ejemplo, los electrones orbitan al átomo, es una licencia literaria ya que "orbitar" implica moverse en trayectorias cerradas en torno a un punto, de realidad se debe decir que los electrones "es muy probable que estén en algún lugar cercano al núcleo el cual no se sabe cual es hasta que lo observas (o mides)" lamentablemente el hecho de medirlo implica interactuar con el electrón y de esta manera alteras su estado. Así que podemos decir que con respecto a la partícula, no sabemos de donde vino, ni a donde va, solo que en el momento de observarla se encontraba en un esta dado.
Como pueden ver la indeterminación en algo muy propio de la cuántica, y mientras que nos podemos acostumbrar a tratar la indeterminación de una partícula, si esto fuera válido en nuestra escala cotidiana, podríamos decir cualquiera de estas cosas con la misma validez:
1.- el gato esta vivo
2.- el gato es muerto
3.- el gato esta 50% vivo y 50% muerto
4.- el gato esta 20% vivo y 80% muerto
5.- el gato tiene de cada dos células, una viva y otra muerta
6.- el lado derecho del gato esta vivo mientras que el izquierdo esta muerto
.
.
P.D. Para los que como yo, opinan que Schrödinger fue demaciado cruel por querer exponer el gato al veneno, coincidirán con la opinión de Einstein quién recomendó que en lugar de que se libere veneno, se le dé un balazo (al gato, no a Schrödinger).
P.D. 2 Antes de que pregunten: No, no sé si Schrödinger, cuando se le perdía su gato, ponía anuncios por todo el barrio anunciando que "se le busca vivo y muerto"
Atención: Niños no haga este experimento en casa(aunque sé de un niño que metió un gato al refrigerador).
Ningún gato fue lastimado al escribir esta entrada, plantear la Interpretación de Copenhagen o desarrollar la Mecánica Cuántica, al menos no al 100%.
Yo conozco a ese niño que metió un gato al refri...seguramente quizó realizar el experimento de Schrödinger.
ResponderEliminar