¿Qué es la paradoja de Schrödinger?
Cuando exploramos el fascinante mundo de la física cuántica, nos encontramos con conceptos y experimentos que desafían nuestra comprensión del universo. Entre ellos, está la paradoja de Schrödinger, o mas comúnmente conocida como el gato de Schrödinger, el cual destaca como uno de los más intrigantes y ampliamente reconocidos. Esta famosa paradoja, concebida por el físico austriaco Erwin Schrödinger en 1935, no solo ha capturado la imaginación de científicos y entusiastas de la ciencia en todo el mundo, sino que también ha permeado la cultura popular, simbolizando los misterios y las peculiaridades de la mecánica cuántica.
La paradoja de Schrödinger ilustra una de las propiedades de la mecánica cuántica, específicamente en relación con la superposición de estados. En el caso de la desintegración radiactiva, no podemos predecir cuándo un átomo se desintegrará; solo podemos calcular la probabilidad de que ocurra en un intervalo determinado. Por ejemplo, podríamos afirmar que, transcurrida una hora, hay un 50 % de probabilidades de que el átomo se haya desintegrado. Imaginemos ahora un dispositivo que, si el átomo se desintegra, rompe una ampolla llena de gas venenoso. Luego, colocamos este dispositivo junto a un gato vivo en una caja cerrada. Pasada una hora, estamos ante una situación en la que, sin abrir la caja, no podemos saber si el gato está vivo o muerto. En este contexto, y debido a la superposición cuántica, el gato se considera simultáneamente en ambos estados: vivo y muerto, hasta que se realice una observación.
Cabe mencionar que esta propuesta no pretendía ser un experimento realizable en un laboratorio, sino más bien un ejercicio de pensamiento diseñado para provocar reflexión y debate. Con este planteamiento, Schrödinger buscaba ilustrar lo absurdo que resultaría aplicar las leyes y principios de la mecánica cuántica, que rigen el comportamiento de las partículas subatómicas, a objetos y seres del mundo macroscópico que nos es familiar.
La idea de Schrödinger era desafiar las interpretaciones convencionales de la mecánica cuántica en ese momento, especialmente la interpretación de Copenhague, que plantea que una partícula puede existir en múltiples estados a la vez (superposición) hasta que se realiza una observación, lo que lleva al “colapso” del estado. Al llevar esta idea al extremo con el ejemplo de un gato encerrado en una caja con un mecanismo mortal que depende de un evento cuántico aleatorio, Schrödinger quería mostrar lo extrañas y contraintuitivas que pueden ser estas ideas cuando se aplican más allá del ámbito microscópico.
¿Qué es la Superposición cuántica?
Para comprender esta discusión, es importante repasar el concepto de superposición cuántica. Según la mecánica cuántica, las partículas pueden existir en una superposición de múltiples estados simultáneamente. Solo cuando se observa el sistema, la función de onda “colapsa” y la partícula adopta un estado concreto. Es como si hubiera un interruptor que, aunque en el mundo clásico solo puede estar encendido o apagado, en el ámbito cuántico podría estar en ambos estados a la vez. Esta idea plantea profundas cuestiones filosóficas sobre el papel del observador en la determinación de la realidad, algo conocido como el problema de la medición.
Esto lleva a una pregunta paradójica: ¿Cómo podemos tener certezas sobre el mundo si observarlo puede cambiar el resultado? La mecánica cuántica, en su búsqueda de explicaciones, sugiere que es imposible hallar certezas absolutas. En otras palabras, una característica fundamental de la mecánica cuántica es su naturaleza indeterminista, lo que significa que ciertos aspectos del comportamiento de las partículas subatómicas no pueden predecirse con certeza absoluta. Hay propiedades de las partículas que no pueden medirse sin alterar el sistema.
Este fenómeno se relaciona también con el principio de incertidumbre, propuesto por Werner Heisenberg en 1927, uno de los conceptos fundamentales de la mecánica cuántica. Este principio establece que no podemos conocer simultáneamente con precisión tanto la posición como el momento de una partícula subatómica. Cuanto más precisamente intentamos medir la posición de una partícula, menos podemos conocer su momento, y viceversa. Esto significa que hay un límite inherente a la precisión con la que podemos conocer ciertas propiedades físicas de una partícula.
Es importante aclarar que la superposición cuántica se aplica principalmente a partículas elementales y no suele observarse en el mundo macroscópico. Por eso, aunque el experimento mental del gato de Schrödinger es útil para ilustrar el problema de la medición, en la realidad el gato estará vivo o muerto independientemente de si la caja está abierta o cerrada.
Pero, ¿y si la superposición no fuera la única explicación?
A mediados del siglo XX, surgió una teoría filosófica con tintes de ciencia ficción para abordar el problema de la medición en mecánica cuántica y la paradoja de Schrödinger: la interpretación de los muchos mundos, o many-worlds hypothesis.
Esta teoría sugiere que, en lugar de que el colapso de la función de onda produzca un único resultado al medir, todos los resultados posibles de un suceso cuántico ocurren, cada uno en una rama separada de la realidad. En este modelo, el universo se ramifica constantemente en múltiples realidades paralelas, o “mundos”, y cada uno representa un resultado diferente de un evento cuántico. En estas realidades paralelas, todo lo demás se mantiene igual, salvo el resultado del evento. Así, esta interpretación elimina la necesidad de colapsar la función de onda y preserva el determinismo de la mecánica cuántica. Aunque fascinante, sigue siendo especulativa.
Al concebir cada universo paralelo como una “realidad alternativa” en la que se cumplen todos los posibles resultados de un evento cuántico, la interpretación de muchos mundos conserva el determinismo cuántico y ofrece una explicación a paradojas famosas, como la del gato de Schrödinger, sin requerir un observador que “colapse” el sistema. No obstante, esta interpretación sigue siendo objeto de debate y es vista por algunos como especulativa.
La paradoja de Schrödinger y la teoría de los muchos mundos nos recuerdan que la física cuántica desafía todo lo que creemos saber sobre la realidad. Estos conceptos nos muestran que, en el nivel más profundo, el universo podría ser mucho más complejo de lo que imaginamos, lleno de posibilidades infinitas y preguntas sin resolver. La mecánica cuántica, con sus misterios y paradojas, nos anima a seguir explorando, cuestionando y ampliando nuestra visión del mundo.
Referencias
- Schrödinger, E. (1952). Mind and matter. Cambridge University Press.
- Schrödinger, E. (1980). ¿Qué es la vida? La física de los organismos vivos (R. E. D. D. S. de J. L. A. P. Hidalgo, Ed.). Editorial Tecnos. (Original publicado en 1944)
- Baggott, J. (2011). The quantum story: A history in 40 moments. Oxford University Press.