Un hombre construyó la trampa perfecta para destruir la mecánica cuántica.
La trampa usaba un gato, un veneno y una caja sellada.
El experimento no destruyó nada.
Se convirtió en el símbolo de lo que intentaba atacar.
Un hombre inventó el argumento más famoso contra la mecánica cuántica.
Ese argumento se convirtió en el símbolo de todo lo que atacaba.
Se llama el gato de Schrödinger. Y la ironía es que el propio Schrödinger lo habría odiado.
La máquina infernal
Corre el año 1935. Bohr y Heisenberg llevan una década diciendo que las partículas no tienen propiedades definidas antes de medirlas. Que un electrón puede estar "en dos lugares a la vez". Que la observación crea la realidad.
Schrödinger había inventado la ecuación más importante de la mecánica cuántica. Y odiaba esa interpretación.
Así que construyó una trampa.
Imagina una caja sellada. Nadie puede mirar adentro.
Dentro hay un átomo radiactivo. Tiene exactamente 50% de probabilidad de desintegrarse en la próxima hora. Si se desintegra, un detector lo registra, activa un martillo, el martillo rompe un frasco de veneno, y el gato que también está adentro muere.
Si el átomo no se desintegra, el gato vive.
Después de una hora, antes de abrir la caja: ¿el gato está vivo o muerto?
La respuesta del sentido común
El sentido común dice: "No lo sé. Está vivo o muerto. Uno de los dos. Cuando abra la caja, descubriré lo que ya era verdad."
El gato tiene un estado definido. Mi ignorancia no cambia la realidad.
Esta es la respuesta que daríamos sobre cualquier cosa cotidiana.
Pero según la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica...
La respuesta cuántica
El átomo no está en "decayó" ni en "no decayó" antes de que alguien lo mida.
Está en los dos a la vez. No porque no sepamos cuál. Porque la pregunta no tiene respuesta antes de medir. El universo, literalmente, no tiene esa información.
Esto tiene un nombre: superposición.
Pero el átomo está conectado al detector, que está conectado al martillo, que está conectado al frasco, que está conectado al gato.
Si la mecánica cuántica aplica consistentemente a toda esa cadena, entonces el gato también está en superposición:
Un gato vivo y muerto al mismo tiempo.
Hasta que abres la caja y miras. En ese momento, la superposición "colapsa" y el gato está definitivamente vivo o definitivamente muerto.
El punto de Schrödinger
¿Ves lo que hizo?
Tomó la superposición cuántica (algo que supuestamente aplica a átomos y electrones) y la conectó a algo macroscópico: un gato.
Su mensaje era:
"¿Realmente creen que un gato puede estar vivo y muerto a la vez? Claramente hay algo mal con su interpretación."
Era una reducción al absurdo. Un argumento para mostrar que Copenhague no podía ser correcta.
Pero algo curioso pasó.
En lugar de convencer a los físicos de que la superposición era absurda, el experimento se convirtió en la ilustración más famosa de la superposición.
El ataque de Schrödinger se convirtió en el símbolo de lo que atacaba.
¿Por qué no vemos gatos en superposición?
Aquí está la pregunta que el propio Schrödinger quería que hicieras.
Si la mecánica cuántica aplica a todo, ¿por qué nunca vemos superposiciones macroscópicas? ¿Por qué los electrones pueden estar "en dos lugares a la vez" pero los gatos no?
La respuesta tiene un nombre: decoherencia.
Un electrón aislado puede mantener una superposición. Está solo. No interactúa con nada.
Pero un gato no está aislado. Está interactuando constantemente con su entorno: billones de moléculas de aire golpeando su pelaje, fotones rebotando en él, las paredes de la caja intercambiando calor.
Cada una de esas interacciones "mide" al gato en cierto sentido. Cada molécula de aire que rebota diferente según el gato esté vivo o muerto lleva información al entorno.
Cuando esa información se dispersa, las diferentes ramas de la superposición ya no pueden interferir entre sí. Es como si cada rama se volviera invisible para las otras.
Y esto pasa increíblemente rápido. Para un objeto del tamaño de un gato, la decoherencia ocurre en una fracción de una billonésima de billonésima de segundo.
El gato nunca estuvo en superposición apreciable. Antes de que pudieras cerrar la caja, el entorno ya había "decidido".
Pero la decoherencia no lo resuelve todo
Aquí está la sutileza.
La decoherencia explica por qué no observamos superposiciones macroscópicas. Explica por qué el mundo parece clásico a gran escala.
Pero no elimina la superposición. Solo la esconde.
Matemáticamente, después de la decoherencia, el sistema sigue en superposición. Solo que ahora está entrelazado con el entorno de una manera que hace que las diferentes ramas sean efectivamente independientes.
Para todos los efectos prácticos, el gato está vivo o muerto. Pero la pregunta de por qué experimentamos una rama y no la otra sigue sin respuesta completa.
La decoherencia explica el cómo. No explica el por qué.
Qué significa realmente "superposición"
Vale la pena detenerse aquí porque es fácil malinterpretarla.
La superposición no es el gato al 50% vivo y 50% muerto. No es el gato parpadeando entre vivo y muerto muy rápido. No es el gato en un estado borroso entre vida y muerte.
Es un estado que no es ni "vivo" ni "muerto" en el sentido clásico. Un estado completamente diferente a cualquier cosa que experimentemos a escala cotidiana.
Cuando mides "¿está vivo?", obtienes "sí" o "no" con cierta probabilidad. Pero antes de medir, la pregunta no tiene respuesta. No porque no la sepamos. Porque no existe.
Esa es la parte que le parecía absurda a Schrödinger. Y que sigue siendo desconcertante para todos.
Superposiciones reales
Aunque no podemos poner gatos en superposición, sí podemos hacerlo con objetos cada vez más grandes.
Empezamos con fotones y electrones. Eso nadie lo discute.
Luego llegamos a átomos completos, separados por micrómetros, en superposición de "aquí" y "allá".
Luego a moléculas enteras. Fullerenos: 60 átomos de carbono en forma de balón de fútbol, pasando por dos rendijas a la vez.
En 2010, un resonador mecánico visible al microscopio se puso en superposición de vibrando y no vibrando.
El récord sigue subiendo cada año. No sabemos dónde termina.
Interpretaciones diferentes
Cuatro físicos abren la caja. Cada uno tiene una respuesta diferente.
El primero (Copenhague) dice: el gato no era ni vivo ni muerto. Tu mirada creó la realidad.
El segundo (muchos mundos) dice: el universo se dividió. En una rama el gato vive. En otra, muere. Tú estás en una de las dos. La otra versión de ti también existe.
El tercero (colapso objetivo) dice: hay un proceso físico real que destruye la superposición antes de que puedas abrir la caja. Los gatos nunca estuvieron en superposición.
El cuarto (QBism) dice: la función de onda era tu mapa mental, no el territorio. Abriste la caja y actualizaste tu mapa.
Cuatro respuestas. Todas predicen exactamente lo mismo en el laboratorio. No hay experimento que las separe.
La física es clara. La metafísica sigue abierta.
El bumerán de Schrödinger
Schrödinger diseñó su gato para destruir una idea.
La idea sobrevivió. El gato se hizo famoso. Y el propio Schrödinger dijo, años después, que lamentaba haber tenido algo que ver con todo esto.
El gato nos enseñó algo que su creador no quería enseñar: que la superposición no es un error de interpretación. Es una propiedad real del universo, confirmada en laboratorios con objetos cada vez más grandes.
Y nos dejó una pregunta que sigue sin respuesta:
si la superposición es real, y la decoherencia solo la esconde, ¿por qué experimentamos una sola realidad?
Nadie lo sabe.
Resumen: lo que acabamos de aprender
- Schrödinger inventó su gato como crítica a la interpretación de Copenhague, no como celebración.
- Según Copenhague, el gato estaría en superposición (vivo y muerto) hasta que alguien mira.
- La decoherencia explica por qué no vemos eso: el entorno "mide" al gato antes de que tú puedas.
- Pero la decoherencia no resuelve el problema de la medición: ¿por qué experimentamos una sola realidad?
- Superposiciones de objetos cada vez más grandes se logran en laboratorio. El límite no se conoce.
- Hay varias interpretaciones del experimento. Ninguna es experimentalmente superior a las otras.
Lo que viene
Hay una pregunta que evitamos todo el capítulo.
¿Qué es exactamente una "medición"? ¿Qué la hace especial? ¿Por qué colapsa la función de onda?
En el próximo capítulo vamos directo a esa pregunta. No te vamos a dar una respuesta. Porque nadie la tiene.
"No me gusta, y lamento haber tenido algo que ver con ello."
— Erwin Schrödinger, sobre la mecánica cuántica
