¿Qué tiene que ver un gato con la física cuántica?

schroedingerfull

por Julio García.

Existe en la historia de la ciencia un personaje no tan conocido pero que dejó un gran legado en la historia de la física cuántica. Nos estamos refiriendo al doctor Edwin Schrödinger, quien nació el 12 de agosto de 1887 en Austria y quien se naturalizaría irlandés. En 1933 recibió el Premio Nobel de física.

Sus contribuciones más importantes se dan en el campo de la termodinámica y en el de la mecánica cuántica.

Aquí nos referiremos a su aportación a la mecánica cuántica. Un campo que fue explorado desde el año 1900 cuando Max Planck pudo comprobar que la luz se comporta no necesariamente como ondas, sino también como partículas. De esta idea surge la constante de Planck que es utilizada para calcular la energía de un fotón. Como todos sabemos, los fotones son las partículas que transportan la luz y Planck afirmaba que la radiación no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino solamente en determinados momentos y pequeñas cantidades denominadas cuantos o fotones. La energía de un cuanto o fotón depende de la frecuencia  de la radiación.

Si la luz se comporta como partículas y no necesariamente como ondas, ¿qué tiene que ver esto con la mecánica cuántica?

La mecánica cuántica le hace honor a su propio nombre porque la palabra cuántico significa que la luz se transmite en forma de paquetes o de cuantos (idea propuesta originalmente por Planck y retomada posteriormente por otros físicos de la talla de Albert Einstein, Werner Heisenberg y, por supuesto, Edwin Schördinger).

De hecho Werner Heisneberg fue quien postuló a finales de 1926 el llamado principio de Incertidumbre que afirma que no podemos conocer al mismo tiempo la velocidad y la posición de una partícula. Esto quiere decir que nunca sabremos en dónde está ubicado exactamente un cuanto de luz o un electrón.

Schrodinger

El físico Erwin Schrödinger

Este principio de incertidumbre fue retomado por Edwin Schrödinger para proponer, en 1935, un experimento mental en el que un sistema está formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una partícula radioactiva con una posibilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.

De acuerdo con los principios de la mecánica cuántica, y esto es lo que resulta sumamente paradójico e implicará que nuestra idea del sentido común se desvanezca, el gato se encontrará vivo y muerto al mismo tiempo si no abrimos la caja. En el momento en que la abramos, el gato estará vivo o muerto, es decir, dejará de estar en los dos estados posibles y pasará a estar en uno solo.

Este experimento mental se puede llevar a la realidad cuando observamos que los electrones tienen la propiedad de estar en dos lugares al mismo tiempo, lo que implica que pueden ser detectados por el detector “vivo” y por el detector “muerto”. Cuando abrimos la caja y queremos comprobar si el gato está vivo o muerto, perturbaremos ese estado y veremos al gato en alguno de los dos estados posibles: vivo o muerto.

Una descripción clásica del fenómenos nos dice que el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja, mientras que desde una aproximación cuántica, como ya hemos dicho, el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo antes de que abramos la caja.

Estos dos puntos de vista, determinan la manera en la que hoy por hoy concebimos la realidad: la mecánica cuántica va en contra de nuestro sentido común cuando una partícula puede estar en dos lugares al mismo tiempo. Así, nuestros cerebros están diseñados para pensar desde una forma clásica y por esa razón nos parece tan descabellado el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica. Pero resulta que todo esto no es una invención humana: a través de muchos experimentos se ha podido comprobar ya las propiedades que tiene el mundo cuántico. Un mundo que nos resulta ajeno porque, finalmente, las reglas de nuestra realidad están escritas desde la perspectiva clásica, donde las cosas no pueden ocupar dos lugares al mismo tiempo (usted no está en dos lugares a la vez ni tampoco las cosas que lo rodean).

Desde una perspectiva puramente mística se piensa que el cerebro funciona de forma cuántica y es gracias a esta forma de procesar pensamientos, como nuestro cerebro tiene una gran capacidad.

Desde una perspectiva más racional y más certera, hoy en día existen intentos por crear supercomputadoras que se basen en los principio cuánticos. Las computadoras normales funcionan a través de un código binario formado por la sucesión de 0 y 1. ¿Pero qué sucedería si pudieran coexistir el 0 y el 1 del código binario al mismo tiempo siguiendo así los principios cuánticos? Seguramente tendríamos computadoras que funcionarían de forma más eficiente. Serían capaces de realizar complejos cálculos a velocidades inimaginables ahora. Tal vez, en uno de estos ordenadores se podría desarrollar algún tipo de inteligencia que se capaz de pensar más rápido que los seres humanos. Esto pertenece al reino de la especulación, pese a que ya existen intentos por crear este tipo de computadoras que, seguramente, en un futuro, formarán parte de nuestra vida cotidiana.

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