Un día de junio, cuando hacía poco que trabajaba, me gustó la idea de escribir algo acerca de la física cuántica. Como siempre soy bastante vago a la hora de trascribir luego lo que redacto, hasta hoy no he tenido la motivación para subirlo al blog. Lo que sigue, pues, fue escrito mientras recibía y saludaba a turistas de pacotilla, mientras pasaban por mis manos sucios billetes, y mientras mi cuerpo estaba en la playa de Gandía, pero mi mente viajaba al corazón de la materia:
En la mecánica cuántica, la física que estudia el comportamiento de lo muy pequeño (partículas), se dan una serie de curiosidades y paradojas sorprendentes. Una de ellas es, precisamente, la piedra de toque de la propia física cuántica, su axioma fundamental, el llamado "principio de incertidumbre de Heinsenberg", y sugiere que, en los objetos microscópicos, existen pares de magnitudes los valores de las cuales son imposibles de conocer al mismo tiempo.
Por ejemplo, la posición, la energía y el momento angular de las partículas varían con el tiempo de modo tal que no pueden predecirse con exactitud todas ellas al unísono; tan sólo podemos conocer los valores 'probables' de estas magnitudes. Es decir, que si yo quiero medir una característica concreta (la posición) de una partícula, a medida que aumento la precisión de la medición de esta se vuelve "borroso" el valor de otra característica (el momento, etc.). Y, en todo caso, jamás podré conocer con precisión absoluta ninguna de ellas, tan sólo un valor dentro de un conjunto de probabilidades.
Para ser más precisos, cuando hablamos de magnitudes observables o medibles de una partícula deben ser todas ellas agrupadas bajo el concepto de "función de onda", algo así como el DNI de una partícula; toda la información importante de la misma se halla contenida en su función de onda. Pero dado que el principio de incertidumbre de Heisenberg establece lo que hemos comentado, sólo conocemos algunos de esas magnitudes midiendo específicamente algunas de ellas. Es imposible hallar la energía y la posición de una partícula a partir de su función de onda. Si midiéramos precisamente una de esas dos propiedades, la otra aumentaría inmediatamente la incertidumbre de su valor, resultando de ello una amplia gama posible de valores, pero ninguno en concreto. Así, las propiedades físicas de una partícula forman un abanico hasta que un observador las mide; he aquí un hecho fundamental, muy a tener en cuenta: parece ser que la realidad tan sólo es un conjunto de posibilidades, y que toman un aspecto u otro en función de la medición efectuada (estamos hablando, por supuesto, en términos cuánticos...). Cuando medimos un valor específico entre la maraña de posibilidades, se habla de que la función de onda de la partícula ha colapsado hasta un estado definido. De este modo, antes de medir la posición de un electrón es imposible decir que tiene un valor concreto; sólo después, cuando la función de onda colapsa, la situación del electrón es relativamente precisa.
De todo ello deriva la conocida e inquietante "Paradoja del gato de Schrödinger": ponemos a un gato dentro de una caja negra, y de alguna manera ésta se conecta por medio de un cable a un detector de espín (el espín es el movimiento de giro de un electrón; el electrón puede tener el espín hacia arriba o hacia abajo, en función de cómo gire; en el primer caso es distinto a las agujas del reloj, en el segundo es igual al de ellas. Hasta que se mide el espín del electrón se dice que está en 'estado mixto', ni hacia arriba ni hacia abajo). Una vez tenemos a nuestro amigo el gato conectado al detector de espín, enviamos un electrón al interior del detector y medimos su dirección: si resulta que el electrón está girando con su eje hacia arriba, dentro de la caja se activa un control con gas venenoso que mata al instante al gato; en caso que el electrón gire con su eje hacia abajo, no se activa el gas y el gato sobrevive tan tranquilo.
Ahora bien, en realidad, hasta que no medimos el estado del electrón, su espín, somos absolutamente incapaces de saber si el gato está vivo o no. Dado que es imposible saber el espín del electrón de antemano, este permanece, durante el tiempo en el que no lo medimos, en un estado mixto, en parte hacia arriba y en parte hacia abajo, lo que provoca que el gato, a su vez, se encuentre también en un estado mixto, "medio muerto y medio vivo". Es imposible para nosotros conocer el estado vital del gato. Es decir, la vida o la muerte del gato no se convierte en un hecho real a menos que midamos el resultado del experimento (el espín del electrón o abrir la caja). En otras palabras, se necesita que "algo" cause el colapso de la función de onda del electrón y nos diga cuál es su espín, y sólo así sabremos lo que ha sucedido; en nuestro caso, ese "algo" es, precisamente, el observador/experimentador. El pobre gato, pues, permanece en un "limbo cuántico" a la espera del colapso de la función de onda.
Según nuestro conocimiento doméstico, el gato o está vivo o muerto, no puede haber un término medio, puesto que no tiene sentido; pero en el mundo de la física cuántica, por absurdo que parezca, sí lo tiene. Nuestro adorado gato, según los designios cuánticos, se halla en un estado dual, de no vida y no muerte, sino ambas cosas... .
Éste es sólo un ejemplo de lo lejos que está nuestra cotidaneidad de la realidad física, de lo contraria que es ésta a la intuición y de lo emocionante e intrigante que supose acercarse a la física cuántica."
(Recomiendo a todos un vistazo a la página http://www.geocities.com/fisica_que/, que contiene útiles e interesantes explicaciones sobre el tema).
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