En una sobretaula després d’un dinar familiar, al primer llibre de ciència que et van regalar de petit, o fins i tot a la teva sèrie de comèdia preferida! La paradoxa del gat de Schrödinger ens persegueix, anem on anem. Tenint això en compte… no seria convenient entendre-la amb profunditat?
Primer de tot: Schrö… què?
Erwin Schrödinger (1887-1961) va ser un físic austríac conegut per les seves contribucions en el camp de la mecànica quàntica, també anomenada física quàntica. Les seves investigacions el van portar a la formulació de l’equació de Schrödinger, pel qual va ser guardonat amb el premi Nobel de Física l’any 1933.
Un vessant poc conegut d’aquest científic és la filosòfica. El seu llibre “Què és la vida?“, representa una anàlisi dels problemes de la genètica, així com un estudi de la vida des d’un punt de vista físic. Aquesta versatilitat el va portar a escriure sobre temes tan diversos com la teoria del color, la cosmologia o la termodinàmica. Com a petita curiositat, Erwin sí que tingué un gat, anomenat Milton.
Espera, espera… física què?
Dins de la física, s’hi poden trobar moltes disciplines diferents: des de la meteorologia a l’acústica, passant per la mecànica de fluids o la física nuclear. Amb l’aparent estabilitat dels treballs d’Isaac Newton, la fi del segle XIX va portar commoció al món de la física per les incongruències descobertes per Max Planck relatives a la llum ultraviolada: acabava de nèixer la física quàntica.
El seu apropament neix de la termodinàmica i l’estadística per estudiar fenòmens termodinàmics com la temperatura o l’energia, que fins llavors no s’havien pogut argumentar mitjançant les lleis físiques que existien. Una de les primeres innovacions va ser la constant de Planck (llei de Planck), que explica com l’energia es transporta per “paquets”, anomenats quàntums.
Parlem del gat ja?
Encara no! En aquella època s’acabava de descobrir que un sistema de partícules es podia entendre alhora com a ona o com a partícula. Per discutir els fonaments de la física quàntica, Schrödinger va partir de la premissa ondulatòria, mentre que els físics Niels Bohr, Werner Heisenberg i Max Born van partir de la premissa de partícules. Aquesta darrera es va presentar públicament sota el nom de la interpretació de Copenhagen (1927).
Sense entrar en més detall, més endavant es va comprovar que les dues premisses confluïen i eren complementàries. Un dels principis més importants d’ambdues era la superposició d’estats quàntics. Tot i que estem acostumats a entendre la matèria com a fixa, l’estat quàntic és una magnitud que determina la probabilitat de veure cada valor observable. Per entendre’ns a gran escala, l’estat quàntic d’una moneda pot ser de cara o creu, però també podem obtenir una combinació d’estats.
Ara sí: el gat de Schrödinger!
L’any 1935, després d’una intensa correspondència amb Albert Einstein, Erwin Schrödinger va proposar l’experiment mental del gat de Schrödinger, també descrit com una paradoxa, per demostrar els problemes de la teoria de la física quàntica. A més, l’objecció va ser una rèplica directa a la interpretació de Copenhagen.
Dins l’experiment, se situa un gat dins d’una capsa d’acer opaca que conté un flascó amb àcid cianhídric, altament mortal. També s’hi troba un comptador Geiger (un detector de partícules), que en detectar una partícula, activarà un martell, que caurà sobre el flascó, alliberant el gas mortal i matant el petit felí. El comptador es troba al costat d’un àtom radioactiu que té una probabilitat de desintegració del 50% al cap d’un temps determinat.
Per tant, si prenem la informació que hem rebut fins ara, podem fer la comparació entre la probabilitat de desintegració amb l’estat quàntic. Passat aquest temps determinat, l’àtom radioactiu té una estat quàntic del 50% de desintegrar-se, o del 50% de romandre, activant així el comptador que alliberarà el gas, que matarà el nostre estimat gat.
Tot i això, d’on prové la famosa declaració “està viu i mort alhora“? Un dels principis de la interpretació de Copenhagen diu que “un sistema quàntic roman en superposició fins que rep una interacció o és observat“. Així doncs, si la capsa és opaca i no podem saber si el detector s’ha accionat o no, l’àtom radioactiu continua en superposició d’estats. Si seguim la cadena, el gat pot col·lapsar en un estat viu o en un estat mort. En cap moment podem obtenir una combinació d’estats, ja que aïllar un sistema com el cas d’un gat és massa difícil, i sempre hi haurà alguna molècula que obligarà el sistema quàntic a decidir si està viu o mort..
Viu i mort alhora?
Tal com va intentar expressar amb el llenguatge literal el mateix físic (“perdoneu l’expressió“), aquest fet pretenia ser una absurditat del model proposat a Copenhagen, però ha esdevingut un punt de partida pel desenvolupament de les interpretacions matemàtiques de la física quàntica. Avui en dia, aquest experiment fictici resulta una prova per totes aquelles noves teories per demostrar les seves fortaleses i debilitats.
Més endavant, l’any 1957, Hugh Everett, un famós físic estatunidenc, va plantejar la teoria dels universos múltiples. En aquesta, proposava que, en el nostre univers, la partícula radioactiva havia pres un camí: per exemple, s’havia desintegrat. Aquest fet provocava la creació d’un univers paral·lel on aquesta partícula no s’havia desintegrat, amb la consegüent mort del gat.
Ja per acabar…
Molta part de la cultura popular s’ha beneficiat de les investigacions científiques, sobretot per explorar conceptes fascinants i desconeguts com poden ser els universos paral·lels. Coherence és una pel·lícula de ciència-ficció del director estatunidenc James Ward Byrkit del 2013, que explica la història d’un grup d’amics que viuen fenòmens aparentment paranormals que podrien estar relacionats amb la interacció d’universos paral·lels.
Per saber-ne més
Science Daily – Introduction to Quantum Mechanics
Cultura Colectiva – Paradoja del gato de Schrödinger
Space – Parallel Universes
