El Gato de Schrödinger

Gato-Schrödinger Seguramente en algún momento de la vida se escuchó mencionar al experimento del Gato de Schrödinger; también es muy probable que nunca se haya recibido una explicación satisfactoria de su significado y que haya permanecido como un misterio más de la ciencia. Sin embargo ese experimento pensado, bastante simple, da cuenta de la visión que la ciencia desarrolló de la realidad durante los primeros treinta o cuarenta años del siglo XX. La física cuántica, al contrario de la relatividad, a veces va contra preceptos tan instalados en la mente humana que hace muy difícil su divulgación y por eso quedan tantas preguntas siempre abiertas. A veces encarar la solución de un problema es el mejor método para aproximar una teoría muy rica y compleja sobre la cual miles de científicos están trabajando alrededor del mundo.

El experimento (pensado, en alemán gedankenexperiment) que se plantea es bastante sencillo: se pone a un gato dentro de una caja cerrada (no se puede ver para adentro) junto con un átomo que tiene una probabilidad del 50% de desintegrarse y matar al gato. La pregunta que surge entonces es si el gato está vivo o está muerto. Este problema, planteado aproximadamente en 1935 por Erwin Schrödinger mezcla algunos elementos de la física cuántica (la probabilidad de desintegrarse) con la realidad cotidiana: la vida o la muerte de un gato; de esta forma queda evidenciada una de las dificultades intelectuales más grandes y complicadas de explicar que tiene la física cuántica: el concepto de superposición.

Para poder interpretar el resultado es necesario entender lo que se llaman “estados cuánticos”: un estado cuántico es un objeto matemático en el que se contiene toda la información de un objeto físico. Por ejemplo en el caso de un electrón moviéndose en el átomo, el estado cuántico tendría información sobre la energía, el momento angular y otras magnitudes físicas de interés. En general se puede hablar de dos tipos de estados, los puros, que son formados por un único estado cuántico y los mixtos que son formados por la suma de varios estados cuánticos diferentes. Al efectuar una medición de la energía del electrón, por ejemplo, sobre uno de los estados mixtos se podrá obtener alguno de los valores de la energía de los estados cuánticos presentes (y ningún otro,) cada uno con una determinada probabilidad.

El principio de superposición lo que dice es que si el mundo puede estar en un estado “A” y también en un estado “B” entonces también podrá estar en un estado que sea la combinación de ambos (estado mixto.) Sin embargo, al efectuar una medición de este estado sólo se podrá obtener “A” o “B”. Esto quiere decir que hasta el momento en el que se mide, el mundo estaba en los dos estados simultáneamente, pero luego de realizar una observación el estado colapsa a uno de los dos posibles: el “A” o el “B”. Es importante destacar que es posible medir ambos a veces con probabilidades diferentes, pero tarde o temprano, luego de realizar varias veces el experimento, se habrán obtenido los dos. En el experimento de Schrödinger el gato puede estar tanto vivo (“V”) como muerto (“M”) y como ambos son estados posibles, también puede estar en una combinación que sea vivo Y muerto, “V” + “M”. Ambas realidades coexistirán hasta que un observador abra la caja, vea el estado en el que se encontraba el gato y haga colapsar el sistema a una sola posibilidad: o vivo o muerto.

Aunque parezca descabellado en un primer momento, experiencias en el que se tienen diferentes estados superpuestos son llevadas a cabo diariamente en laboratorios de todo el mundo. Es una concepción de la realidad que se aleja sobremanera de lo que se pensaba hasta el siglo XX (y de lo que aún hoy se piensa cotidianamente) y presupone grandes desafíos no sólo para los físicos, sino también para los filósofos de la ciencia, ya que se está planteando que la realidad es en función de que se la observe. Si nadie hubiera abierto la caja el gato continuaría estando vivo Y muerto; es ahí cuando surge una pregunta crucial: ¿el gato sabía que estaba vivo?

Fuentes | Wikipedia (Inglés)
Fuentes | Modern Quantum Mechanics – J. J. Sakurai

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Tags: cuántica, divulgación, física, gato, schrödinger
Comentarios (8) | Trackback

Comentarios

Que pasaría si hubiese dos observadores y uno inspecciona la caja antes que el otro? El primer observador ha colapsado el estado del sistema para sí mismo o para todos los observadores?
No se si me explico.

#1 | Escrito por el_hombre | 29 abr 2008 11:59:45

Me ha encantado siempre este experimento….. y en relación a lo que expone "el_hombre", esa situación se conoce como superposición cuántica (perspectiva de mira).

Cuándo conozcamos adaptar de forma clara esta ciencia a la computación, las máquinas se acercarán a nuestra forma de pensar…..
(variables por naturaleza).

#2 | Escrito por yarn | 29 abr 2008 12:27:01

Por lo que yo sé del tema, sí, el sistema colapsaría al momento de realizarse la observación y para todo observador.
Digamos que no podrías echar una ojeada y cerrar la caja sin decirle nada a nadie, porque una vez vuelta a cerrar la caja, el gato ya habría sido "visto" vivo o muerto…
Repito, por lo que yo sé, no digo que tenga razón.

Por cierto, si algo falla con la identificación al postear, no repite el texto que tenías escrito, pero volviendo atrás con el explorador sigue ahí. Os recomiendo que le pongáis algo que permita que, aunque tengas que volver a postear, guarde el texto que tenías.

#3 | Escrito por metalpotato | 29 abr 2008 12:31:19

Vamos a complicar la cosa un pelín más. Modificamos el experimento colocando una cámara dentro de la caja que grabe en todo momento al gato. Por supuesto desde el exterior no podemos acceder a la grabación. Cerramos la caja y encendemos el disparador por desintegración que provocará la muerte del minino.
Cumplimos los requerimientos para que se establezca la superposición de estados?
Cuando colapsaría el sistema a un estado en particular, al abrir la caja o al morir el gato (ya que se estaba grabando)?

#4 | Escrito por el_hombre | 29 abr 2008 13:32:18

Más que complicar el experimento, lo que estás es cambiándolo. Se trata de un experimento figurado, se realiza por medio del pensamiento, asi que no cabe decir "y si pongo una cámara ?" No sirve de nada, porque si pones la cámara y cierras la caja la incertidumbre es exactamente la misma, y sólo una vez abras la caja, se defina el estado y examines la cinta, verás que todos los estados (el que ves y el que está grabado) son el mismo.

Saludos!

#5 | Escrito por Esteban Viso | 29 abr 2008 15:27:33

…verás que todos los estados (el que ves y el que está grabado) son el mismo…

HAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA!!! Puta tortura mentaaaaaaaal. Para mi que esa mierda cuantica es matrix puro y duro, por debajo de plank todo son bits, y ni yo, ni tu (si el que lee estas lineas), ni este foro existen, si no que no somos mas que una recreacion virtual del big bang dentro de infinitas recreaciones virtuales del big bang, dentro de un ordenador situado en el mundo real (realidad) y que estamos cuestionandonos si esta bien programado nuestro SO.

Fuera coña, pa mi que esto es cuestion del punto de vista, tratamos a los cuantos como materia o energia cuando en realidad solo son bits (informacion) por eso se puede tener ambos estados hasta que no se conoce la solucion, porque la solucion es el estado en en si (informacion)… Puto matrix…

#6 | Escrito por HOW | 01 may 2008 12:45:40

Quizás esa afirmación ha quedado para malinterpretarse :D Lo que quería decir es, si tienes los estados posibles disponibles "en tu imaginación", en el momento que hagas la observación, dejará de haber los estados posibles disponibles y comprobarás el estado real, que es uno sólo.

En realidad esto no es más que un ejercicio mental, no quiere decir que dentro de la caja se manifiesten N estados simultáneamente. Lo que ocurre es que tú no puedes ver el interior de la caja, asi que tienes incertidumbre total, que si nos vams a las matemáticas probabilísticas, al tener dos estados posibles (gato muerto-gato vivo), cada una tiene un 50% de posibilidades de "éxito" (éxito aqui es que el gato viva, o el gato haya muerto). Si hubiese tres posibilidades, cada una tendría una probabilidad del 33.3333…%, y asi sucesivamente (distribucion uniforme).

Imagina que quedas con una chica que tiene tres vestidos. Has quedado con ella, y te preguntas cuál de ellos se pondrá para vuestra cita. Hasta el momento en que la ves, para tí podría ponerse cualquiera de ellos (o dicho de otra manera, la probabilidad de que elija un vestido cualquiera es "un tercio"), no lo sabes, tienes tres estados posibles. Cuando la ves, deja de haber posibilidades, tienes un estad real. Pero claro, la chica ya se ha puesto el vestido antes de que tú "fijases ese estado real", pasas de las posibilidades a la realidad "mediante la observación".

El caso del gato es lo mismo, sólo que con un experimento imaginario (recordemos que nadie metió un gato y un átomo radiactivo en ninguna caja, ¿quién puede manipular un sólo átomo?).

#7 | Escrito por Esteban Viso | 05 may 2008 17:41:19

Yo lo que extraigo de este experimento concreto es que ante un hecho desconocido la mente se plantea posibilidades: en este caso gato vivo o gato muerto. Las dos cosas son probables, pero no reales. Sólo puede haber un estado (el estado mixto en éste caso no vale porque no hay estado medio entre vivir y morir, a menos que se considere estado mixto "en proceso de muerte" y "en proceso de nacimiento" (y para que alguno de estos dos estados se pueda cumplir hay que estar vivo)). Si aceptamos entonces que todo lo anterior es cierto y que si al abrir la caja "precipitamos uno de los dos estados"(en realidad no lo precipitamos porque en este caso la vida del gato no depende de que abramos la caja, así que, mejor decir observamos el estado actual del gato) lo que deberíamos hacer es concentrarnos en como podemos visionar en todo momento el interior de la caja para conocer el estado actual del gato. Este experimento en todo caso, en mi opinión,no indica nada especial relativo a que el observador condiciona la realidad o precipita un estado (ese estado existe independientemente del observador, sólo se me ocurre que el observador precipitase un estado si ocurriera "algo" al abrir la caja, por ejemplo, que al abrir la caja el gato se moviese asustado y al moverse se pusiera en el "punto de mira" del átomo), sólo indica que el estado de las cosas varía con el tiempo. Si yo tengo un visor en el interior de la caja que no condicione ningún estado en todo momento podré conocer el estado del gato. Por lo que recuerdo haber leído hace años el problema estaría en que al hacer la observación se precipitase uno de los estados y no hubiese ninguna forma de conocer un estado sin precipitarlo. ¿? Y sobre si "el gato sabía si estaba vivo", si en vez de un gato metemos en la caja una persona…¿sabía esa persona si estaba viva?

#8 | Escrito por doblefantasia | 08 may 2008 19:25:47

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