¿Alguna vez has escuchado sobre el gato de Schrödinger o sobre la física cuántica y nunca has terminado de entender qué es exactamente? Bueno, es cierto que es un concepto bastante confuso, pero en el texto que sigue se trata de vislumbrar un poco los conceptos básicos que conciernen este tema. Entonces, ¿qué le ocurre a este gato exactamente?
El gato de Schrödinger es una paradoja creada a partir de un experimento mental. Fue propuesto por Erwin Schrödinger en 1935, y, normalmente, se utiliza para entender la física cuántica. Existen varias versiones, pero aquí expondremos una sencilla.
Hay que imaginar un gato dentro de una caja. Y en su interior se instala un mecanismo con un detector de electrones unido a un martillo. Bajo el martillo hay un vial de cristal con un veneno mortal para el gato. Si el detector capta un electrón, el martillo se suelta, rompiendo el vial y matando al gato. Entonces, se dispara un electrón y pueden ocurrir dos cosas: que el detector lo capte y cuando abramos la caja el gato esté muerto o que no lo detecte y cuando la abramos esté vivo. Lo lógico es que al acabar el experimento haya un 50% de probabilidad de que ocurra una cosa o la otra. Pero aquí es donde entra la física cuántica.
...en un mundo cuántico y dadas las características del electrón, el gato dentro de la caja estaría vivo y muerto al mismo tiempo
El electrón tiene la propiedad de ser onda y partícula al mismo tiempo, lo que se conoce como la dualidad onda/partícula. Esta característica hace que el electrón no se localice en un único sitio y, a cada momento, este puede encontrarse en varios sitios a la vez. De manera que habrá lugares donde sea más probable que se encuentre que en otros, dentro de cierta zona, sobre todo cuando están unidos a átomos. Así se compone una nube de probabilidades, que, en sí, forman el electrón mismo.
Es por esto que, en un mundo cuántico y dadas las características del electrón, el gato dentro de la caja estaría vivo y muerto al mismo tiempo, ambas probabilidades de manera simultánea. Ya que el electrón, a una escala atómica, puede ser detectado y no detectado al mismo tiempo. Ambas realidades coexisten a la vez, pero al abrir la caja es cuando solo vemos una de ellas.
La explicación de esto es que la cuántica es una parte de la física que solo puede explicar fenómenos que se producen a escalas muy pequeñas y bajo ciertas condiciones, como que la partícula esté aislada. Cuando juntas muchos de estos sistemas pequeños (partículas), consigues un sistema grande (el gato, por ejemplo) y es aquí cuando la cuántica deja de aplicarse. Muchas de estas partículas interactúan entre sí formando sistemas en equilibrio, donde la cuántica no es la rama de la física aplicable al estudio de esta parte de la naturaleza.
Es curioso como por el simple hecho de observar la ubicación de un electrón este define su posición y nosotros solo lo vemos en un lugar, pero mientras no se observa, o no se mide, el electrón aislado seguirá afectado por la física cuántica. Este proceso por el cual se rompe la superposición de realidades se denomina decoherencia.
De estos principios de la física cuántica surgen extrañas consecuencias como:
El principio de incertidumbre de Heisenberg, el cual afirma que no se puede determinar simultáneamente y de forma precisa algunos pares de variables. Como, por ejemplo, la velocidad de una partícula, ya que, para ello, debería saberse el tiempo que tarda en ir de un punto a otro y, como hemos comentado, la posición de una partícula se rige por probabilidades dentro de ciertas zonas.
Otro efecto curioso es el efecto túnel. Este describe cómo un electrón tiene cierta probabilidad de atravesar una barrera, que en un principio sería imposible. La nube de posiciones en las que se encuentra este electrón podría localizarse al otro lado de la barrera y, por ello, en cierto momento, el electrón atravesaría esta misma.
Este concepto, relativamente nuevo, supuso un gran problema cuando fue propuesto. Ya que entra en conflicto con la física clásica. En los principios clásicos no cabe que un electrón pueda atravesar una pared, que pueda estar en varios sitios a la vez ni que cuente con propiedades de partícula y onda al mismo tiempo. Aun así, hay quienes tratan de explicar la física cuántica a través de un modelo matemático con sus bases en la física clásica. Este procedimiento se denomina cuantización.
Hoy en día se estudian diversos materiales que cuentan con características como la superconductividad, la cual está relacionada directamente con la física cuántica. Estos materiales ofrecen una oportunidad única para observar las rarezas de la cuántica a escala humana. Estos superconductores se pueden utilizar como detectores ultrasensibles del campo magnético y ya tienen aplicación dentro de la medicina.
Con todo esto el mundo cuántico es emocionante a la par que desconocido. Por ahora las paradojas como la del gato de Schrödinger son útiles para explicar lo básico, pero en futuros descubrimientos hará falta mucho más que un gato para poder entender las rarezas de nuestro universo.
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