El Gato de Schorödinger y los Universos Paralelos

La Física Quántica ( a veces escrita como Cuantica) desde que aparece a inicios del siglo pasado causa honda extrañeza lógica porque derrumba concepciones previas prefijadas por milenios de cultura basada en la seguridad del SI o del NO.
En mi libro Universos: Los Rostros de Dios hago un repaso de los principios de la Física Quántica . Ahora aprovechemos esta entrada para incidir un poco más en uno de sus entresijos que causaría inclusive la división del pensamiento y sigue causando extrañeza en nuestra época ,no obstante que mas de una vez se nos dice por la prensa que ya hay una explicación que puede atenderse con la lógica del diario vivir.

El gato de Schorodinger
En 1935 Erwin Schrödinger propone que imaginemos un sistema integrado por una caja cerrada que contiene un gato y una botella con una sola partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse en un tiempo dado . El sistema tiene –además- un dispositivo que al desintegrarse la única partícula se desintegra a su vez , rompiendo la botella y causando la muerte del gato. Todo este sistema está sometido, a su vez, a las leyes cuánticas: así ninguno de los componentes (gato, partícula, botella) pueden separarse, están ligados entre ellos. La única forma de separar los componentes es hacer una observación ( medición) del sistema imaginado.
Según la interpretación cuántica de Copenhague, en el gato subsisten dos estados a la vez: gato vivo y gato muerto, pero si abrimos el sistema para observar resulta que colapsa uno de los estados y por ellos nos encontraremos al gato vivo o al gato muerto (no los dos estados superpuestos). Y esto obedece según esta interpretación, al hecho de que la observación de los estados cuánticos entrelazados, obedecen a una propiedad cuántica llamada “superposición” de estado que existe probabilísticamente . Sin embargo al abrir el sistema basta la observación para que la función de onda colapse y el gato lo encontremos vivo o muerto ya no en estado de superposición probabilística.
Hasta aquí podemos afirmar que hay una explicación del experimento mental de Schörodinger ,pero resulta que además de ser difícil de captar en la lógica rutinaria, el físico norteamericano Hug Everett le agrega su propia interpretación al extrapolar al Universo la celebre caja mental.


Teoria de los Universos Paralelos
En 1957 Everett postula su teoría de los Universos Paralelos, que explica que a todos los eventos que se producen en nuestro Universo, corresponden eventos iguales pero distintos en comportamiento en otros universos paralelos.
Así para la paradoja del Gato de Schorodinger ,Everett explica que en todo punto de la vida del gato hay ramificaciones que suceden en un universo, otras en otros universo y no pueden superponerse en un único Universo ( el nuestro que observamos) porque se da el fenómeno de la decoherencia cuántica.
En la mecánica cuántica las partículas son tratadas como ondas que se comportan según la ecuación de Schrödinger. De este modo, este comportamiento entra en contradicción con la mecánica clásica donde es bien sabido que las partículas no presentan fenómenos típicos de las ondas como la interferencia. Cómo es posible que las partículas cuánticas formen cuerpos más grandes que se comportan de manera clásica es un fenómeno que se conoce como decoherencia cuántica. Este término está intimamente ligado con la computación cuántica, ya que la decoherencia de los qubits representa un problema.
Se basa en que los sistemas físicos no residen aislados sino que interactúan con otros, y esta interacción es la que provoca que se deshagan los estados de superposición de los qubits (mientras no interactúe, es un sistema coherente, es decir, se encuentra en una indefinida superposición de estados). La decoherencia se debe al acoplamiento del qubit con el entorno (ordenador cuántico). En consecuencia el qubit debe considerarse como un sistema abierto. El acoplamiento del qubit y el ordenador cuántico produce un entrelazamiento entre ambos sistemas que modifica el qubit de forma, a priori, incontrolable. Generalmente se asume que una vez que el qubit ha perdido la coherencia la computación completa falla y, en consecuencia, los resultados que se obtienen no son correctos. En el modelo de computación cuántica los cálculos se realizan aplicando transformaciones unitarias al qubit. Sin embargo esto sólo se cumple de forma aproximada ya que, debido al acoplamiento entre los dos sistemas, la evolución del qubit generalmente no es unitaria.
Al depender todo el sistema del estado final de un único átomo que actúa según las leyes de la mecánica cuántica, tanto la partícula como la vida del gato estarán sometidos a ellas. De acuerdo a dichas leyes, el sistema gato-dispositivo no puede separarse en sus componentes originales (gato y dispositivo) a menos que se haga una medición sobre el sistema. El sistema gato-dispositivo está en un entrelazamiento
Siguiendo la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja, el sistema, descrito por una función de onda, tiene aspectos de un gato vivo y aspectos de un gato muerto, por tanto, sólo podemos predicar sobre la potencialidad del estado final del gato y nada del propio gato. En el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar modifica el estado del sistema tal que ahora observamos un gato vivo o un gato muerto. Esto se debe a una propiedad física llamada superposición cuántica que explica que el comportamiento de las partículas a nivel subatómico no puede ser determinado por una regla estricta que defina su función de onda. La física cuántica postula que la pregunta sobre la vida del gato sólo puede responderse probabilísticamente.
La paradoja ha sido objeto de gran controversia (tanto científica como filosófica), al punto que Stephen Hawking ha dicho: «cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola», aludiendo al suicidio cuántico, una variante del experimento de Schrödinger
De hecho, aparte de la interpretación de Copenhague, existen otras maneras de ver este problema.

Interpretación de los universos paralelos
En la interpretación de los "muchos mundos" ("many-worlds") ,universos paralelos o multi-universos formulada por Hught Everett en 1957, cada evento que se produce es un punto de ramificación. El gato sigue estando vivo y muerto a la vez pero en ramas diferentes del universo, todas las cuales son reales, pero incapaces de interaccionar entre sí debido a la decoherencia cuántica. Cuando el observador abre la caja, él mismo se entrelaza con el gato de manera diferente el cada rama, de manera que se forman nuevos estados correspondientes al estado "observador-gato-vivo" y "observador-gato-muerto".En cada rama la función de onda conjunta ha colapsado a un resultado diferente y en realidad el "colapso" no supone un problema porque estamos precisamente en la rama del universo en el que la función de onda pareció colapsar a lo que observamos. Cada estado del observador esta entrelazado o unido con el del gato en su propia rama del universo, así que la "observación del estado del gato" y el "estado del gato" coinciden y se corresponden la una con la otra. Por tanto, no ha habido en realidad un colapso de la función de onda a un único estado.

Interpretación del colapso objetivo
De acuerdo con estas teorías de colapso objetivo , la superposiciones de estados se destruyen aunque no se produzca observación, difiriendo las teorías en qué magnitud física es la que provoca la destrucción (tiempo, gravitación,temperatura, términos no lineales en el operador de evolución...).
Esa destrucción es lo que evita las ramas que aparecen en la teoría de los multi universos. La palabra "objetivo" procede de que en esta interpretación tanto la función de onda como el colapso de la misma son "reales", en el sentido ontológico.En la interpretación de los muchos-mundos, el colapso no es objetivo, y en la de Copenhague es una hipótesis ad-hoc.

Interpretación relacional
La interpretación relacional no hace distinciones entre el experimentador, el gato o el aparato , o entre seres animados o inanimados: todos son sistemas cuánticos gobernados por las mismas reglas de evolucion de la función de onda,y todos pueden ser considerados como "observadores". Pero esta interpretación permite que differentes observadores puedan dar cuenta de la serie de eventos observados de manera diferente, dependiendo de la información que cada uno tiene del sistema. Así, el gato puede también ser considerado un observador del aparato mientras que el experimentador puede ser considerado otro observador del sistema completo (caja más aparato). Antes de de abrir la caja, el gato tiene información sobre el estado del aparato (el átomo ha decaído o no), pero el experimentador no tiene esa información sobre lo que ha ocurrido en la caja. Así, los dos observadores simultáneamente tienen distintos registros de lo que ha ocurrido: para el gato, la función de onda del aparato ya ha colapsado, mientras que para el experimentador el contenido de la caja está aún en un estado de superposición. Solamente cuando la caja se abre, y ambos observadores tienen la misma información sobre lo que ha pasado, los dos estados del sistema colapsan en el mismo resultado, y el gato está entonces vivo o muerto.

Interpretación estadística
Esta interpretación descarta la idea de que en Mecánica Cuántica un sistema físico individual (importante esta palabra) se pueda describir con una descripción matemática concisa (un estado) y es más cercana a la visión de la realidad de la física clásica. En ella, la función de onda no describe un sistema físico real e individual, sino una especie de medida estadística de muchos experimentos a los que se someten sistemas físicos idénticos. La función de ondas es una abstracción matemática que describe el sistema pero no existe en realidad como puede existir un campo eléctrico.Y un sistema físico nunca se encontratá en una mezcla de estados, así que el sistema no tendrá que colapsar a uno de ellos en ningún momento.
Según la interpretación de Copenhage, antes de la medida existe ese estado de mezcla.Según esta interpretación,se trata de un artificio aplicable para el conjunto de medidas. En la interpretación asambleística las superposiciones de estados no son sino subasambleas de una asamblea de experimentos mayor. Si esto fuera así, lo que tendría sentido es describir mediante un estado no un experimento particular del gato de Schrodinger sino muchos experimentos similares preparados en condiciones semejantes.
Según los proponentes de esta interpretación (Leslie E. Ballantine) , la paradoja del gato de Schroedinger es trivial, porque no hay necesidad de que la función de onda colapse a la de un sistema físico individual. Pero esta interpretación de las cosas, que funciona para sistemas no individuales,tuvo problemas para explicar lo que ocurre en los experimentos en los que físicamente sabemos que solo hay una partícula (experimentos de doble rendija) , en los que las otras interpretaciones son acordes con lo que se observa, y que apuntan a que los estados mezcla sí describen "realmente" un único sistema. Por ello, esta interpretación solo tiene interés histórico.

Fuente: " http://es.wikipedia.org/wiki/Gato_de_Schorodinger"

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Enlaces externos
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• El gato de Schrödinger en El rincón de la Ciencia
• Paradoja del gato de Schrödinger en CienciaFicción.com
• Realizan con seis fotones el experimento del gato de Schrödinger
• Producen el primer gato de Schrödinger óptico
• Vídeo explicativo de la paradoja