“El gato de Schrödinger”, un experimento mental para entender la física cuántica»

Es moneda corriente asumir que la física cuántica es misteriosa y sólo accesible a especialistas de élite, lo cual es una verdad a medias. La física cuántica es misteriosa pero no sólo porque sea complicada matemáticamente, sino porque desconcierta al sentido común. Algunas consecuencias se pueden explicar en forma simple, sin matemáticas, y abren una ventana a ese mundo mágico. Tal es el caso del experimento mental del gato de Schrödinger.

El experimento del gato de Schrödinger es un ejemplo de atropello al sentido común. Para tranquilidad de todos hay que decir que se han realizado exitosamente experimentos que reproducen la idea original sin arriesgar la vida de un felino.

Se coloca una muestra de material radioactivo en una caja cerrada y aislada totalmente del mundo exterior, junto con un detector de radiaciones. La muestra de material radioactivo está seleccionada de modo que haya 50% de probabilidad de emisión de una partícula en el transcurso de una hora. El detector de radiaciones emite una corriente toda vez que detecta una emisión y esa corriente acciona un mecanismo en otra caja también cerrada y aislada del mundo exterior. El mecanismo hace que un martillo rompa un frasco de vidrio conteniendo cianuro. En esa misma caja hay un gato.

Entonces, si la muestra de material radioactivo emite una partícula de radiación, se activa un mecanismo que mata al gato, si no emite radiación el gato continúa vivo.

El experimento comienza cuando se juntan todos estos elementos y termina al cabo de una hora con la pregunta de si ‒sin mirar dentro de la caja‒ el gato está vivo o muerto.

La clave radica en que no tenemos forma de saber, al cabo de esa hora, si el material radioactivo emitió una partícula o no, ya que la probabilidad es mitad sí, mitad no. Por lo tanto, lo que podemos decir a priori es que al cabo de una hora hay 50% de probabilidad de que el gato esté vivo y 50% de que no lo esté.

En términos de física clásica y de sentido común, lo primero que nos viene a la mente es que el gato está vivo o está muerto independientemente de que abramos la tapa para ver. Es decir, lo que tenga que pasar ya ha ocurrido, independientemente siquiera de nuestra existencia.

Sin embargo, la física cuántica dice otra cosa, y esa otra cosa que dice es tan cierta como absurda.

¿Qué dice la física cuántica?

Empecemos por notar que la física clásica y también la relativista son deterministas y exactas. Esto quiere decir que describimos la realidad con un modelo matemático que es idealmente exacto. Por eso podemos predecir que el 10 de marzo de 2095 un eclipse de sol recorrerá Argentina, Chile y parte de África con una duración máxima de 7 minutos 36 segundos. Si conocemos con suficiente precisión la posición y velocidad del Sol, la Tierra y la Luna, podemos calcular casi exactamente dónde van a estar en cualquier momento futuro.

La física cuántica, en cambio, lo que predice es una distribución con variado grado de probabilidad de eventuales futuras posiciones sin predecir ninguna en particular, sólo una mayor o menor expectativa en cada una. Y que la única forma de conocer la posición en un momento futuro es hacer una observación que implica inevitablemente perturbar el objeto observado, probablemente rebotando un fotón u otro mecanismo. La ecuación cuya resolución predice la probabilidad de encontrar a futuro al objeto en tal o cual lugar se llama Ecuación de Onda y fue el físico suizo Erwin Schrödinger el que le dio su forma final.