El gato de Schrödinger

El gato de Schrödinger es un experimento mental que Erwin Schrödinger publicó en 1935 para mostrar lo absurdo que resultaba, a su juicio, aplicar la mecánica cuántica al mundo de los objetos cotidianos. Un gato encerrado en una caja de acero con un dispositivo atómico queda, según las ecuaciones, vivo y muerto a la vez hasta que alguien abre la caja. Schrödinger no creía que un gato pudiera estar en ese estado; lo que quería era poner en evidencia a quienes defendían que la teoría describía la realidad tal cual es. Noventa años después, el gato se ha convertido en el símbolo de lo que pretendía ridiculizar, y en el laboratorio se fabrican de forma rutinaria «estados de gato», aunque con átomos y moléculas, no con animales.

El montaje es sencillo. Dentro de la caja hay un contador Geiger y una cantidad minúscula de una sustancia radiactiva, tan pequeña que en una hora quizá se desintegre un átomo, con la misma probabilidad de que no se desintegre ninguno. Si el contador detecta la desintegración, acciona un martillo que rompe un frasco de ácido cianhídrico y el gato muere. La física clásica diría que al cabo de una hora el gato está vivo o muerto y que simplemente no lo sabemos. La mecánica cuántica, en la lectura que entonces imponía la escuela de Copenhague, dice algo distinto: el átomo no se ha desintegrado ni ha dejado de hacerlo, sino que está en una superposición de ambos estados. Y como el destino del gato está ligado al del átomo, la función de onda del sistema completo describe al gato, en palabras de Schrödinger, con el gato vivo y el gato muerto «mezclados o untados a partes iguales». Solo al abrir la caja, al medir, el estado colapsa en uno de los dos. El escándalo no es que no sepamos cómo está el gato: es que la teoría afirme que no está de ninguna manera hasta que miramos.

El gato nació de una conversación con Albert Einstein. En mayo de 1935, Einstein, Podolsky y Rosen publicaron el artículo que hoy se conoce por sus iniciales, EPR, donde argumentaban que la mecánica cuántica era incompleta: si dos partículas que han interactuado quedan ligadas de modo que medir una fija al instante el estado de la otra, a cualquier distancia, o bien hay una acción fantasmal a distancia, o bien la teoría omite algo. Schrödinger, que compartía la desconfianza, se carteó con Einstein durante el verano. Einstein le propuso una imagen con un barril de pólvora que, según la teoría, estaría a la vez explotado y sin explotar; Schrödinger la mejoró con el gato y la publicó en noviembre, dentro de un largo artículo sobre el estado de la mecánica cuántica. En ese mismo texto inventó la palabra Verschränkung, entrelazamiento, para la conexión entre partículas que EPR había señalado. Las dos ideas más célebres de la física cuántica salieron del mismo artículo, y de un autor que las consideraba síntomas de que algo fallaba.

Las respuestas al gato son, en el fondo, las distintas interpretaciones de la mecánica cuántica, y ninguna ha ganado. Para la interpretación de Copenhague, Bohr y Heisenberg, la pregunta por el estado del gato antes de medir carece de sentido: la teoría predice resultados de medidas, no describe lo que hay dentro de la caja. Para la de los muchos mundos, propuesta por Hugh Everett en 1957, la superposición nunca se rompe: al abrir la caja, el observador se desdobla también, y en una rama del universo encuentra al gato vivo y en otra, muerto. Las teorías de colapso objetivo sostienen que la función de onda se rompe sola, de forma espontánea, con una frecuencia que crece con el tamaño del sistema, de modo que un átomo puede permanecer en superposición durante años y un gato, con sus billones de billones de partículas, ni una fracción de segundo. Y la decoherencia, desarrollada desde los años setenta, explica sin añadir nada a la teoría por qué nunca vemos gatos superpuestos: cualquier objeto grande intercambia información sin parar con el aire, la luz y las paredes de la caja, y esa interacción destruye la coherencia entre las dos ramas mucho antes de que nadie mire. El gato está vivo o muerto porque el entorno ya lo ha medido. La decoherencia no dice cuál de los dos resultados ocurre, y por eso no cierra el debate.

Lo que ha cambiado desde 1935 es que la frontera entre lo cuántico y lo cotidiano se ha ido empujando hacia arriba, y nadie la ha encontrado. En 1996, el grupo de David Wineland puso un solo ion de berilio en una superposición de dos posiciones separadas 80 nanómetros, una distancia enorme para un átomo, y lo llamó estado de gato de Schrödinger; Wineland compartió el Nobel de 2012 con Serge Haroche, que hizo lo equivalente con fotones atrapados entre espejos y observó cómo la superposición se deshacía poco a poco. Desde entonces se han superpuesto corrientes eléctricas de sentido contrario en anillos superconductores, moléculas de más de dos mil átomos que pasan a la vez por varias rendijas, y pequeñas membranas de aluminio visibles al microscopio que vibran en dos estados a la vez. Los ordenadores cuánticos no son otra cosa que gatos de Schrödinger controlados: cúbits que se mantienen en superposición el tiempo justo para calcular antes de que la decoherencia los convierta en bits corrientes.

La paradoja sigue viva porque ninguno de estos experimentos resuelve la pregunta que planteaba. Todos confirman que la superposición es real y que se puede llevar a objetos cada vez mayores; ninguno dice qué pasa en el instante de la medida ni dónde, si en algún sitio, deja la teoría de aplicarse. El propio Schrödinger acabó incómodo con la fama de su ejemplo. Lo que pretendía ser una reducción al absurdo se convirtió en la ilustración estándar de la mecánica cuántica, y su gato, el animal más citado de la ciencia, sigue en la caja esperando a que alguien averigüe qué significa abrirla.

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