Significado del meme de Schrödinger
Supongamos que, en un momento dado después de cerrar la tapa, no sabemos si el átomo ha decaído o no, y por tanto si el gato está vivo o muerto. La mecánica cuántica nos dice* que mientras la caja esté cerrada y no podamos decir que el gato está vivo o muerto, debemos suponer que el gato está en una “superposición” de un estado vivo y otro muerto. ¿Significa eso que debemos suponer que el gato está vivo y muerto a la vez? Eso sería extraño.
¿Por qué no podemos suponer que, aunque no estemos seguros de si el gato está vivo o muerto, el estado real es que el gato está vivo o muerto? ¿Por qué los teóricos cuánticos recurren a este vago concepto de superposición?
Para entender la respuesta a esta pregunta, nos fijamos en otro experimento de la historia de la teoría cuántica (este experimento se llevó a cabo en la década de 1980): el experimento de la doble rendija. Este experimento muestra que las partículas a veces no se comportan como partículas, sino como ondas. Los físicos llaman a esto dualidad onda/partícula.
Superposición cuántica
Decir que el gato estaba vivo y muerto a la vez hasta que se abrió la caja parece ser una especie de defecto de hardware en el pensamiento de algunas personas. Con todo el respeto, no sé cómo puedo ser educado al respecto.
Antes de leer esta respuesta (y a los que están votando a la baja), me dirijo a si el gato está vivo y muerto. No creo que la pregunta esté pidiendo una explicación completa del experimento del gato de Schrodinger, ni tampoco está preguntando cómo se relaciona esto con todos los misterios más profundos de la mecánica cuántica y cómo debemos pensar en ellos. Por lo tanto, aunque hay mucho que ganar pensando en muchas interpretaciones diferentes, no las abordaré aquí.
El gato de Schrodinger no está vivo y muerto a la vez, al igual que un electrón existe simultáneamente en todos los puntos del espacio. Estás utilizando una explicación de ciencia pop del gato de Schrodinger que, efectivamente, se desmorona cuando se profundiza en ella.$^*$ El punto clave es que un sistema no puede estar en múltiples estados a la vez.
Una vez que abrimos la caja (realizamos una medición del “estado de vida” del sistema), el estado del gato colapsa a uno de los estados de vida (estados propios del “operador de medición de vida”). Así que observamos al gato como vivo o muerto.
El gato de Schrodinger – youtube
Vamos a explicar el gato de Schrodinger de una manera que realmente puedas entender, pero primero ¿quién era Schrodinger? Nacido en Viena el 12 de agosto de 1887, Berwyn Schrodinger fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1933. Schrodinger es famoso por su trabajo en la teoría cuántica, especialmente por la ecuación de onda de Schrodinger, que describe el comportamiento de las partículas cuánticas que actúan como ondas y partículas.
Schrodinger, un hombre con muchos talentos, también intentó demostrar cómo la mecánica cuántica podía utilizarse para explicar la estabilidad de la estructura genética. Sin embargo, a pesar de todo esto, la cuestión del papel de la probabilidad en la teoría cuántica hizo que Schrodinger, junto con algunos otros físicos, se sintiera muy infeliz y dedicó mucho tiempo a desarrollar objetos filosóficos a la interpretación estándar de sus propias teorías.
El experimento mental era un intento de refutar una idea propuesta por los físicos de Copenhague conocida como la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Estos físicos sugerían que las partículas podían existir simultáneamente en dos estados. Y que sólo una vez observada la partícula existía en uno u otro estado.
El meme del gato de Schrödinger
Desgraciadamente, nuestra teoría física contemporánea más fundamental, la Teoría Cuántica, es intrínsecamente no realista; es decir, al menos en su interpretación ortodoxa, está por su propia naturaleza en desacuerdo con el realismo. Este aspecto no realista de la teoría cuántica puede demostrarse sucintamente por el hecho de que si la teoría se interpreta de forma realista, entonces, como veremos, predice un comportamiento extraño para los objetos de nuestro mundo cotidiano. Por ejemplo, predice que un gato, un objeto de nuestro mundo cotidiano, puede estar objetivamente en un estado equívoco de no estar ni vivo ni muerto.
¿Significa esto que la Teoría Cuántica tiene algún problema? A primera vista, no parece probable. Es una teoría del mundo físico muy elegante, matemáticamente muy sofisticada y experimentalmente bien probada. Los físicos teóricos estiman unánimemente su gran atractivo estético. Su inmensa precisión, su enorme poder de predicción y su espléndida universalidad no tienen precedentes. Por ejemplo, una de las pruebas de sus predicciones ha establecido recientemente que es exacta al menos hasta una parte en un billón de billones (1027) de partes. Y su universalidad queda demostrada una y otra vez por el hecho de que las ecuaciones de la mecánica cuántica gobiernan y predicen el comportamiento de objetos que van desde partículas subnucleares microscópicas como los quarks hasta entidades cósmicas alucinantes como los agujeros negros. Con semejante fuerza, la teoría parece no correr peligro alguno en lo que a la física se refiere; predice todos los números correctos para el comportamiento de cualquier objeto físico concebible. Aun así, algunos expertos sostienen que no deberíamos aceptar la Teoría Cuántica como un evangelio dado por Dios, y que en su lugar deberíamos buscar una teoría marco mejor, porque conceptualmente la Teoría Cuántica no tiene ningún sentido.