El Gato de Scrödinger: Experimento Mental

Objetivos

Terminada la lección podrás:

• Explicar el experimento mental de mecánica cuántica: el gato de Srödinger.

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Contexto en la mecánica cuántica:

En la mecánica cuántica, las partículas pueden existir en una superposición de estados, lo que significa que pueden estar en varios estados simultáneamente hasta que son observadas o medidas. Este fenómeno desafía nuestra intuición, ya que en el mundo cotidiano los objetos están claramente en un estado u otro, pero no en ambos al mismo tiempo.

Descripción del experimento:

Schrödinger propuso imaginar un escenario en el que un gato esté encerrado en una caja junto con un mecanismo cuántico de este tipo. El sistema incluye:

1. El gato vivo dentro de una caja cerrada.
2. Un dispositivo con una partícula radiactiva que tiene una probabilidad del 50% de desintegrarse en una hora.
3. Un detector de radiación conectado a un frasco de veneno mortal. Si el detector registra la desintegración de la partícula, el frasco se rompe, liberando el veneno que mata al gato. Si no se desintegra, el gato permanece vivo.

La paradoja:

De acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, antes de observar lo que ocurre dentro de la caja, la partícula radiactiva está en una superposición de estados: tanto desintegrada como no desintegrada. Esto implica que, mientras la caja esté cerrada, el gato está en una superposición de estados cuánticos, es decir, está simultáneamente vivo y muerto.

Solo cuando alguien abre la caja y observa el sistema, la función de onda “colapsa”, lo que significa que el gato pasa a estar en un estado definido: o bien vivo, o bien muerto. Antes de la observación, según la interpretación cuántica, el gato existe en ambos estados a la vez.

Objetivo del experimento mental:

El gato de Schrödinger no es un experimento real, sino un experimento mental diseñado para resaltar los problemas de aplicar la mecánica cuántica a objetos macroscópicos como un gato. La paradoja subraya la dificultad de entender cómo las reglas del mundo cuántico (que se aplican a partículas subatómicas) pueden coexistir con las reglas del mundo macroscópico que experimentamos a diario, donde los objetos no están en múltiples estados al mismo tiempo.

Interpretación:

La paradoja del gato de Schrödinger plantea preguntas sobre cómo y cuándo un sistema cuántico “elige” un estado definitivo (ya sea “vivo” o “muerto” en el caso del gato). Este problema es conocido como el problema de la medida en mecánica cuántica, y se refiere a cómo la observación o medición afecta el sistema cuántico.

Implicaciones filosóficas:

El experimento ha llevado a varias interpretaciones de la mecánica cuántica, entre ellas:

• Interpretación de Copenhague: Sostiene que el sistema está en superposición hasta que es observado, y solo entonces “colapsa” en un estado definitivo.
• Interpretación de los muchos mundos: Propone que cada vez que ocurre una medición, el universo se divide en diferentes ramas, una donde el gato está vivo y otra donde está muerto.

Conclusión:

El gato de Schrödinger es una metáfora poderosa que refleja las extrañas y contraintuitivas propiedades de la mecánica cuántica. Destaca la diferencia entre el comportamiento cuántico de partículas subatómicas y los objetos macroscópicos, y plantea cuestiones fundamentales sobre cómo interpretamos la realidad a nivel cuántico. Para conocer un poco más de la biografía de Erwin Scröinger puede visitar La Enciclopedia Biográfica en Línea.

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