El gato de Schrödinger (1°parte)

  

"Si crees que entiendes la mecánica cuántica, es que no entiendes la mecánica cuántica".

Richard Feynman (Premio Nobel de Física 1965)

No es el gato de Schrödinger, pero es más hermoso.

Se planteó de forma casual hacer una entrada sobre el tema del gato de Schrödinger. A pesar de ser este un tema sencillo de abordar dentro del complejo contexto vinculado a la física cuántica, ya que se trata de un simple experimento mental, me encuentro con dos dificultades a mi propósito. Uno de los obstáculos que percibo es que al ser un tema muy popular hay innumerables trabajos sobre el mismo, lo que implica que deba buscar encararlo con una visión un poco diferenciada, para intentar hacer algún aporte que le diera sentido a esta labor. El otro, que para los que sin conocimientos previos, llegan al mismo después de los antecedentes de las entradas sobre Planck significa saltar treinta y cinco años, sin duda los más fecundos desde el punto de vista del pensamiento teórico de la física.

Aferrados a una física newtoniana que explicaba con bastante precisión los fenómenos físicos en el mundo macroscópico, los físicos de este período principalmente en las décadas de los años veinte y treinta, fueron sumergiéndose contrariados en una física que contradecía la lógica. Si bien es una asignación discutible, se ha descrito a este experimento como una paradoja, tan abundantes en la física cuántica. Paradoja se define como algo "contrario a la opinión común", sinónimo de antilogía "contrario a la lógica". Sin duda Planck, un prusiano conservador, era un acérrimo defensor de la física clásica y le llevo treinta años aceptar a disgusto la física cuántica. No fue una actitud en solitario, Schrödinger hizo innumerables aportes a la mecánica cuántica, pero luego su trabajo se enfocó en crear una teoría de campo unificado que buscaba unir la gravedad, el electromagnetismo y las fuerza nucleares dentro de la Relatividad General. Tal vez abrumado por su profundización en la búsqueda de ésta y la crítica de Einstein a su "Teoría del campo afín" anunciada en una charla en 1947, el galardonado en 1933  junto a Paul Dirac con el Premio Nobel de Física, abandonó estos temas para dedicarse a otros filosóficos y biológicos. De una gran curiosidad, su interés abarcaba la psicología, la colorimetría, la filosofía (donde fue notoria la influencia de Spinoza y Schopenhauer) y la biología. En este campo James Watson en sus memorias reconoció que el libro de Schrödinger ¿Qué es la vida? le inspiró para descubrir la estructura de doble hélice del ADN en 1953. Por otro lado, Francis Crick en su autobiografía "What Mad Pursuit" ("Que loca búsqueda") describió como le influenciaron las especulaciones de Schrödinger de como la información genética podría estar almacenada en moléculas. James Watson, Francis Crick, juntos a Maurice Wilkins fueron premiados con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1962. Francis Crick es famoso por su término "dogma central". Schrödinger se sentía tan incomodo con la teoría cuántica, que no se refería a la misma como tal, sino  denominándola "mecánica ondulatoria". Sobre la probabilidad en la mecánica cuántica escribió "No me gusta, y lamento haber tenido algo que ver con eso". El propio Albert Einstein negó hasta su muerte algunos conceptos de la mecánica cuántica, incluida la interpretación de Copenhague en la cual se fundamenta el experimento imaginario del gato. Esta negación la plasmó con su célebre frase "Sea como fuere, yo estoy convencido de que El (Dios) no juega a los dados".

El cambio conceptual abrupto cuestionaba hasta la objetividad científica. Había un fuerte sedimento de la creencia de un universo determinista y verificable. Únicamente para ridiculizar la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, Schrödinger ideó este experimento mental. Al final de su vida abandonó la definición de la mecánica cuántica convencional de la dualidad onda-partícula y promovió la idea de la naturaleza exclusivamente ondulatoria, lo que le valió el rechazo de muchos de sus colegas. Sin dudas, su mayor contribución fue su ecuación sobre las ondas que describe la probabilidad de en que punto se puede encontrar una partícula comportándose como una onda. Hay que tener en cuenta la dificultad que esto representa al ser la onda continua. Pero, esto también paradójicamente, popularmente se conoce a Schrödinger por su experimento imaginario de "el gato de Schrödinger", que por añadidura buscando ridiculizar la interpretación de Copenhague, la catapultó al conocimiento público. La máxima promoción a nivel popular de su experimento se dio por su mención en el programa "The Big Bang Theory".

El famoso experimento del gato se publicó por primera vez en 1935, en la página 812, volumen 23 de la  Naturwisseenschaften. El mismo año en que se imprimió el artículo de E.P.R. 

La mecánica cuántica sugiere que la información entre sistemas puede ser transmitida de forma  instantánea, no importando la distancia, violando de esta forma la característica de la luz de poseer una velocidad absoluta (es decir, que no se puede superar). Einstein además se oponía a la idea de que los sistemas existen en un estado incierto hasta que interviene un observador. Einstein con Boris Podolsky y Nathan Rosen expresaron su disconformidad con una paradoja, la llamada EPR por las iniciales de sus apellidos. En el mismo trabajo del experimento del gato, Schrödinger describía esta acción a distancia con el término de "entrelazado". Einstein también le asignó un nombre, acción fantasmal a distancia ("only lovers left alive"). Albert Einstein proponía esta designación sarcástica del entrelazamiento cuántico, en cuanto si esto era correcto, esta instantaneidad violaba sin duda su teoría de la relatividad. Y ya que cuando se estaba gestando hacer una entrada sobre este tema, mencioné la película "Sliding Doors" (para el público de habla hispana "Dos vidas en un instante"), digamos que hay otro film que se titula justamente "Only lovers left alive" de Jim Jarmusch (cuyo título en español es "Solo los amantes sobreviven").

Básicamente el experimento consistía en una caja totalmente sellada donde se colocaba un gato vivo. En la misma había una fuente radioactiva, también un detector de partículas radioactivas, una botella que contiene encerrado un gas venenoso. Para el experimento el detector debe estar en funcionamiento el tiempo suficiente para que halla una probabilidad del 50% de que uno de los átomos del material radioactivo se desintegre y libere una partícula que sea detectada. Siendo registrada por el detector, la botella se rompe y el gato muere, de lo contrario el gato vive. Al ser la desintegración atómica aleatoria, no hay manera de predecir el resultado, salvo estadísticamente. De conformidad con la interpretación de Copenhague, al igual que lo que sucedía con el experimento de doble rendija donde el electrón podía pasar por una o por otra, se originaba una superposición de estados. Con excepción de la caja todos los elementos del experimento están en superposición de estados hasta que se observan. No solamente el gato esta vivo, o esta muerto, o ambas cosas. También el átomo no se desintegró y si lo hizo o ambas cosas. Se detecto la partícula y no se lo pudo hacer y también se detecto y no al mismo tiempo, etc. Este experimento quiso demostrar lo absurdo de la interpretación de Copenhague pues el gato no puede estar vivo y muerto simultáneamente. Esto es de sentido común, pero traigamos a colación que el sentido común no ha sido idóneo para la física cuántica. También aquí hay quien especula que si el gato es un ser vivo y por tanto tiene la facultad de observar, hará colapsar la superposición de estados. Y otros se preguntan donde está el límite, si es suficiente utilizar una bacteria para lograr este colapso. Cuando a estas variaciones del experimento se hace intervenir a un ser humano hipotético se habla del "amigo de Wigner". Este experimento ha dado lugar hasta la actualidad de las más diversas interpretaciones, siendo uno de los físicos que más se ocupó de las variaciones posibles del mismo: Eugene Wigner, cuñado de Paul Dirac. Pero, no menciono a Wigner por este hecho, sino porque se trata del coparticipe en la más paradójica de las teorías que se refieren a la mecánica cuántica. En conjunción Eugene Wigner y John Wheeler expresan que el propio universo entero puede deber su existencia real a la circunstancia de ser observado por seres inteligentes. Y esta concepción se deriva directamente del experimento del gato de Schrödinger.