El gato de Schrodinger es uno de los iconos de la cultura geek, y su experimento mental con un gato vivo y muerto al mismo tiempo es uno de los ejemplos que puso para explicar las conclusiones que se sacaban a partir de la ecuación que obtuvo para explicar el mundo cuántico, donde pueden coexistir varios estados al mismo tiempo.
La ecuación de Schrodinger
La ecuación de Schrodinger se deduce a partir del principio de De Broglie que nos decía que todos los cuerpos se comportan al mismo tiempo como una onda y como una partícula.
Con esto explicaba la polémica que se creó en torno al estudio de la luz, donde grandes físicos comoNewton habían defendido la teoría corpuscular de la luz (la luz son partículas), explicando de este modo fenómenos como la reflexión; mientras que otros como Young o Huygens habían apostado por una teoría ondulatoria, explicando fenómenos como la doble difracción de la luz, un fenómeno basado en interferencia de ondas (algo semejante a las ondas que observamos al lanzar varias piedras al agua).
Esto llevó a Schroedinger a plantearse si podría existir una ecuación que fuese capaz de describir cualquier estado como si fuese una onda usando una ecuación de onda. Una ecuación que permitiese calcular de modo analítico y preciso la probabilidad de que suceda un evento. Lo llamativo es que el resultado final no está claramente determinado, pero con una gran cantidad de muestras nos da una distribución de probabilidades de que suceda algo en concreto.
Supongamos ahora que tenemos un átomo radiactivo con un período de semidesintegración de una hora. El período de semidesintegración expresa el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra, es decir, tras una hora tendremos teóricamente al mismo tiempo la muestra desintegrada y sin desintegrar, hasta que tomemos una medida que hará que la función de onda que define su estado colapse en una de las dos opciones. Pero hasta que no tomemos una medida, ambas opciones son igual de válidas.
El gato de Schrodinger
Schroedinger explicó esta situación con un experimento mental. Imaginemos que tenemos en una caja un gato encerrado, y también tenemos un recipiente con un gas venenoso que mataría inmediatamente al gato. Este recipiente está conectado con un contador Geiger, que se pondría en marcha en el momento en que detectase radiactividad en el ambiente, y para hacer más interesante la situación ponemos nuestro átomo con un período de semidesintegración de una hora cerca de nuestro contador Geiger, y lo dejamos sesenta minutos… ¿Qué encontraremos?
Tenemos dos opciones igual de probables, el contador se ha puesto en marcha y ha liberado el gas tóxico matando al gato, o bien aún no lo ha hecho y el gato está vivo. Es decir, tras una hora el gato está al mismo tiempo vivo y muerto.
Interpretación de la experiencia
Físicos como Stephen Hawking rechazan esta interpretación argumentado que el funcionamiento de la ecuación de Schrodinger se limita al mundo cuántico, es decir, a las partículas microscópicas que componen la materia (átomos y partículas subatómicas), no es válida en la escala macroscópica de gatos y viales con veneno.
La interpretación de Copenhague es una de las explicaciones más aceptadas sobre la mecánica cuántica, y dice que sus interpretaciones son válidas para aquellas entidades que no tienen un comportamiento definido como onda o como partícula, sino que se comportan de ambas maneras al mismo tiempo, como por ejemplo los fotones de luz antes comentados.
En el caso de estas entidades es el hecho de tomar la medida el que hace que la función de onda colapse en uno de sus resultados, y tome un estado de los posibles como el real. Hasta entonces podemos tener dos estados superpuestos (el gato está vivo y muerto al mismo tiempo).
Pero el problema es que meter el gato en nuestra ecuación provoca que se esté haciendo una medida, es decir, el gato está vivo o muerto, no ambas cosas a la vez, no hay una «superposición de estados», tal y como indica la ecuación de Schrodinger. Hay incluso quien dice que la interpretación de Copenhague y el colapso de la función de onda implica la existencia de un ente consciente que haga la medida.
A tí qué te parece ¿está el gato vivo y muerto al mismo tiempo?
http://www.ojocientifico.com/4020/el-gato-de-schrodinger
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No. El gato está vivo o muerto.
Todo es fruto de un error de forma en la premisa. Intentaré explicarlo:
Premisa:
» Supongamos ahora que tenemos un átomo radiactivo con un período de semidesintegración de una hora. El período de semidesintegración expresa el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra, es decir, tras una hora tendremos teóricamente al mismo tiempo la muestra desintegrada y sin desintegrar, hasta que tomemos una medida que hará que la función de onda que define su estado colapse en una de las dos opciones. Pero hasta que no tomemos una medida, ambas opciones son igual de válidas.»
A partir de ahora entre comillas las citas a ésta premisa, y fuera los matices.
» Supongamos ahora que tenemos un átomo radiactivo con un período de semidesintegración de una hora.El período de semidesintegración expresa el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra,»
Correcto.
» es decir, tras una hora tendremos teóricamente al mismo tiempo la muestra desintegrada y sin desintegrar »
Error. Tras una hora tendremos teóricamente la mitad de la muestra desintegrada y la mitad no desintegrada. No es lo mismo.
» hasta que tomemos una medida que hará que la función de onda que define su estado colapse en una de las dos opciones. »
Correcto.
» Pero hasta que no tomemos una medida, ambas opciones son igual de válidas.»
Error. Hasta que no tomemos una medida, ambas opciones son igual de probables.
Conclusión:
El gato puede estar vivo o muerto, pero hasta que no efectuemos una medida – en éste caso abrir la caja -, no sabremos el estado en que se encuentra el gato.
Antes de abrir la caja resulta impredecible el estado en que encontraremos al gato. Pero eso no significa que el gato esté vivo y muerto simultáneamente hasta que abramos la caja. Significa que no sabremos el resultado del experimento hasta conccluir el mismo ( abrir la caja ).
Un saludo.
Lo más dificl José es meter al gato adentro de la caja.
Gracias por tu explicación. Un abrazo.-
Estimado Jose:
Permiteme una matización, que en realidad es una opinión sujeta a interpretaciones.
Dices con toda la razón que el gato, una vez abierta la caja se define.
Pero para abrir la caja, es necesario alguien.
Sin ese alguien, es decir sin nosotros. El gato seguiría teniendo las dos opciones.
Esto quiere decir, que el observador va a determinar una de las dos opciones.
Que la realidad, en definitiva va a depender de la consciencia que la cree.
Cuando se decide tomar una medida de onda, el electrón se comporta como onda
Cuando se decide tomar una medida de masa, el electrón se comporta como masa.
Existe una clara correlación entre el observador y el resultado.
Así pues, la paradoja es que la realidad, es en realidad una opción que nosotros mismos tomamos de antemano.
Un saludo
Indudablemente el observador es parte determinante en toda observación. Pero no coincido con que el resultado sea la opción que éste haya tomado previamente al experimento. En ocasiones el resultado de una observación contradice nuestras expectativas.
Te voy a enviar un » juego – divertimento » que ilustra perfectamente el papel del observador en el resultado de la observación. Todos podremos comprobar hasta qué punto las expectativas de cada cual pueden modificar una realidad objetiva. Te lo envio ahora mismo y ya veremos que sale.
Pero en lo que no estoy de acuerdo es en que el gato esté vivo y muerto simultáneamente. Aqui tiene razón Hawking, una cosa es el mundo subatómico y otra gatos.
La cuestión es ¿vemos la realidad o la creamos?. Difícil responder.
Un saludo.
Jose,… de lujo.
Gracias.
Yo más bien estoy de acuerdo con Hawking, este experimento es fallido con gatos, porque el gato es un ser consciente y observador, por lo tanto el problema de medición se ve resuelto al colapsar el estado de onda y dejando sólo el de partícula. Y tenemos como resultado un gato muerto O vivo y no los dos estados superpuestos.
http://www.cuanticamania.com/2011/02/el-problema-de-la-medicion-en-fisica.html
Muy clara la explicación de José y María le puso el toque de humor necesario. Gracias.