El gato de Schrodinger: experimento y teoría

¿Puedes estar en dos lugares a la vez?

Imagina que entras en una habitación y ves a tu amigo parado en el lado derecho de la habitación. ¡De repente te das la vuelta y ahí está tu amigo otra vez al otro lado de la habitación! Cada vez que miras hacia adelante y hacia atrás, ¡ahí está! ¿Está en dos lugares a la vez? Si bien este escenario puede parecer imposible, si usted y su amigo fueran realmente muy pequeños, sucedería todo el tiempo.

Cuando las cosas se ponen realmente pequeñas, el mundo se vuelve cada vez más extraño. La mecánica cuántica es la ciencia que describe el comportamiento de las partículas en el mundo subatómico, donde las reglas normales que creemos que gobiernan el universo parecen desaparecer. La teoría de la superposición cuántica dice que, a diferencia de su amigo, las partículas subatómicas diminutas, como los electrones, en realidad PUEDEN estar en varios lugares al mismo tiempo.

¿Cómo es esto posible? Tendemos a pensar que los electrones son partículas diminutas en forma de bolas que flotan dentro de un átomo, pero resulta que esta imagen no es del todo precisa. Por supuesto, una partícula solo podría estar en un lugar a la vez, pero en muchas situaciones, los electrones se comportan más como ondas que como partículas. A diferencia de las partículas, las ondas pueden atravesar muchos puntos simultáneamente. Los científicos llaman a este comportamiento dualidad onda-partícula , y significa que es realmente difícil determinar exactamente dónde está un electrón en un momento dado.

Al igual que esta ola oceánica no solo existe en un solo punto en el espacio, los electrones pueden existir como ondas que pueden estar en múltiples ubicaciones al mismo tiempo.

Superposición cuántica y el experimento de doble rendija

Para comprender un poco mejor la superposición cuántica, imagine que tiene una pared en blanco con una pantalla de metal frente a ella. Se han cortado dos pequeñas ranuras paralelas en la pantalla. ¿Qué pasaría si intentaras pasar un haz de electrones a través de estas dos rendijas? Si los electrones actuaran como partículas, se esperaría que cada electrón solo pudiera pasar por una rendija a la vez. Si esto sucediera, solo debería poder detectar electrones que golpean la pared frente a las ranuras en dos bandas estrechas.

Sin embargo, cuando realizas este experimento, eso no es lo que sucede. En lugar de actuar como partículas discretas, los electrones en realidad actúan como ondas que interfieren entre sí, lo que hace que los electrones se extiendan y creen un patrón de interferencia complejo en la pared. Debido a que actuaban como ondas, los electrones pudieron pasar simultáneamente a través de AMBAS rendijas.

Cuando una corriente de electrones pasa a través de una doble rendija, los electrones actúan como ondas que interfieren entre sí, creando un patrón de interferencia complejo en la pantalla en lugar de dos bandas estrechas.

¿Quién era Erwin Schrodinger y qué estaba haciendo con ese gato?

Entonces, ¿qué tiene que ver todo esto con Schrodinger y su famoso gato? Erwin Schrodinger fue un científico austriaco que fue uno de los pioneros en el campo de la mecánica cuántica a principios del siglo XX. Desarrolló una nueva ecuación matemática, ahora conocida como ecuación de Schrodinger, que se puede utilizar para describir el comportamiento de sistemas, como los electrones, que exhiben dualidad onda-partícula.

Erwin Schrodinger fue un científico austriaco que fue uno de los pioneros en el campo de la mecánica cuántica a principios del siglo XX.

Muchos científicos de la época creían que la superposición cuántica significaba que podían suceder dos cosas diferentes al mismo tiempo. Hasta que observó el resultado, ambas cosas habían sucedido simultáneamente. Schrodinger no estuvo de acuerdo. Para ilustrar lo ridícula que pensaba que era esta idea, se le ocurrió un inteligente experimento mental que involucraba a un gato en una caja cerrada con veneno y una pequeña cantidad de material radioactivo que liberaría el veneno una vez que se descompusiera. Debido a la incertidumbre cuántica, el material radiactivo tendría un 50% de probabilidad de descomponerse durante el tiempo que el gato esté en la caja. Si se pudre, desencadenaría la liberación del veneno, matando al pobre gato. Si no fuera así, el gato aún estaría vivo.

¿Qué fue realmente de ese gato?

Schrodinger señaló que si los científicos tenían razón sobre la incertidumbre cuántica, el gato tendría que estar VIVO y MUERTO al mismo tiempo. Ambas posibilidades existirían simultáneamente hasta el momento en que abrió y miró en la caja.

Schrodinger pensó que esta idea era ridícula. Dijo que, aunque es cierto que hay un 50% de posibilidades de que el gato esté vivo o muerto, solo uno de estos dos posibles resultados sucederá. El gato estará vivo o muerto, mire en la caja o no. ¡No existe como una especie de gato zombi medio vivo hasta que abres la caja!

Entonces, ¿qué le sucedió realmente al gato de Schrodinger? ¡Nada! Recuerde, esto fue solo un experimento mental que Schrodinger usó para probar un punto. En realidad, ningún gato sufrió daños en este experimento.

Schrodinger propuso un experimento mental en el que se colocaba un gato en una caja con veneno. ¡Sin embargo, fue solo un experimento mental! ¡No se colocó ningún gato real en cajas contra su voluntad!

Resumen de la lección

Erwin Schrodinger fue un científico austriaco que trabajó para comprender el comportamiento de las partículas en el mundo subatómico, un campo de la ciencia conocido como mecánica cuántica . A esta pequeña escala, las reglas normales que gobiernan el universo se vuelven bastante diferentes. Una parte de la mecánica cuántica, la teoría de la superposición cuántica , dice que las partículas subatómicas diminutas, como los electrones, pueden parecer estar en múltiples lugares al mismo tiempo porque a veces actúan como partículas y otras como ondas, una característica conocida como onda. -Dualidad de partículas .

Según algunos científicos, una consecuencia de la incertidumbre cuántica es que pueden ocurrir múltiples eventos simultáneamente. Schrodinger no estuvo de acuerdo con esta idea y propuso un famoso experimento mental para probar su punto. Se imaginó colocando un gato en una caja con veneno y una pequeña cantidad de un material radiactivo que liberaría el veneno si se descomponía, matando al gato. Si dos eventos cuánticos diferentes pudieran existir simultáneamente (el material radioactivo se descompuso y no se descompuso), entonces el gato estaría vivo y muerto al mismo tiempo hasta que miras dentro de la caja. Pensó que esta era una idea ridícula, por lo que usó esto para mostrar que esto no era realmente posible.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador