Gato de Schrödinger 5

Hay animales que todo el mundo conoce. Tienen nombre propio. La oveja Dolly. La perra Laika. Otros quizás no tanto como los chimpances Nim Chimpsky y David Greybeard, aunque todos tenemos una imagen de ellos en la cabeza (El primero asociado al lenguaje con signos y el segundo a la figura de Jane Goodall). Hay otro animal que cada vez vamos conociendo más. En realidad no sabemos su nombre, pero tiene un dueño muy «particular». Nos referimos al Gato de Schrödinger.

Este gato tan simpático en realidad no llegó a existir nunca. Es una idea, un concepto. Cuando Erwin Schrödinguer pidió a sus oyentes que imaginaran un gato en 1935, no creo que fuera capaz de pensar que nos seguiríamos imaginando un gato tanto tiempo después.

Corría la primera mitad del siglo XX y Louis-Victor De Broglie (1892-1987) acababa de hipotetizar sobre que la luz era una partícula pero también una onda (dualidad onda-corpusculo que se demostraria unos años más tarde). Muchos físicos pensarían; «Vale, ahora la luz es una onda, pero ¿que hacemos con ella?»

Schrödinger decidió que un buen primer paso era escribir una ecuación para definir el momento de la onda asociada de De Broglie. Esa ecuación debía ser tal que para condiciones de escala macroscópica, fuera reducible a la ecuación de la mecánica clásica de la partícula. De forma teórica llegó a la formulación de la famosa Ecuación de Schrödinger. En aquel entonces no lo sabia, pero acababa de poner el pilar sobre el que se basaría toda una nueva Física. La Física Cuántica.

Al principio ni él ni el resto de físicos de su época logro asimilar lo que implicaba la resolución de dicha ecuación para los electrones de un átomo. Poco a poco fueron comprendiendolo, pero la tarea requería un gran esfuerzo imaginativo. Por esa razón, Schrödinger ideo un experimento con un gato como protagonista.

Hagamos ahora ese esfuerzo y cumplamos el deseo de Schrödinger. Imaginemos un gato. El que más os guste, o el que menos, pues puede que el experimento termine mal para el pobre animal. Ahora pensemos que el Gato de Schrödinger entra en una caja que hemos preparado anteriormente y se cierra la tapa.

La preparación de la caja consiste en introducir un mecanismo que libera un gas toxico. El mecanismo esta controlado por una partícula que tiene el 50% de probabilidad de desintegración. Si la partícula se desintegra, el mecanismo se activa, se libera el gas y el gato muere. Por contra, si no se desintegra, no muere.

Si la caja es opaca y está herméticamente cerrada de forma que no podemos ver ni oir nada de lo que ocurre en su interior, no podemos saber cual ha sido el resultado del experimento. Estará el Gato de Schrödinger vivo, o por el contrario estará muerto. ¡¡Que misterio!!

Schrödinger nos dice que su gato está vivo y muerto a la vez mientras que no abramos la caja para verlo. En ese momento el gato ya solo podrá estar en un estado.

La analogía es esta. El Gato de Schrödinger es una partícula subatómica con carga eléctrica que se encuentra libre. Nosotros no sabemos nada de ella, no sabemos si tiene espín (cuarto número cuatico de una partícula que define su momento angular intrínseco y por lo tanto la rotación) positivo o negativo (vivo o muerto), ni tan siquiera sabemos donde se encuentra. Solo podemos teorizar sobre ella. Cuando abrimos la caja y la observamos, por el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, la obligamos a estarse quieta en nuestro laboratorio y a decidirse por un estado. Cuando esto ocurre se dice que la partícula ha colapsado. Se ha decidido. Positivo o negativo. Vivo o muerto.

Con este experimento, Schrödinger traslada un problema del mundo cuántico al mundo clásico. Puede que no todos sean capaces de imaginar una partícula que no podemos ver, pero si somos capaces de imaginar un gato en una caja. Es un ejercicio simple que encierra un principio muy complicado. Simplifica lo difícil y lo pone al alcance de todos. Esta es la razón por la que el Gato de Schrödinger ha pasado a ser un gato famoso.

Esta idea que ahora puede parecer más «normal», rompía con todos los conceptos de la época. El propio Einstein, consideraba que era imposible, «que Dios no juega a los dados». Ahora sabemos que si, que no solo es posible, sino que ocurre, podemos observarlo e incluso estamos aprendiendo a controlarlo.

Cosas tan inimaginables como el efecto túnel, las antipartículas, o el propio Gato de Schrödinger son ya buenos amigos de los científicos y cada vez más de los que no lo son. Libros como Alicia en el país de los cuantos o los libros de Sonia Fernández-Vidal, series como The Big Ban Theory o películas como Interestelar, tratan abiertamente ideas más complejas que la de un gato vivo y muerto a la vez. Incluso muchos libros, series y películas modernas utilizan conceptos de la física cuántica para explicar muchas de las cosas que pasan en ellos. Esta es una de las razones por las que cuando hoy día hablamos de un ordenador cuántico, entrelazamiento, barreras de potencial u otros términos similares, cada vez más gente tiene una noción de que se está hablando.

Por eso aquel gato imaginario, ya tiene nombre propio. El Gato de Schrödinger.