Què és el gat de Schrödinger?

'El gat de Schrödinger' és una d'aquelles frases que es treuen de tant en tant en una conversa. No obstant això, per a aquells que mai no han estat estudiant de física, o almenys han escoltat l'explicació de Sheldon sobre la teoria del Big Bang, potser no està clar què significa. La resposta breu és que el gat de Schrödinger és el nom d'un famós experiment mental plantejat per primera vegada pel físic Erwin Schrodinger. La llarga resposta i la font d'un dels debats més importants de la física ens conviden a entrar en l'estrany domini de la mecànica quàntica per, potser, reconsiderar els nostres supòsits sobre la realitat.

Qui era Erwin Schrödinger?

Erwin Schrödinger va néixer el 12 d'agost de 1887 a Viena, capital d'Àustria-Hongria. El pare d'Erwin, Rudolph Schrödinger, era botànic i propietari d'una fàbrica de tela d'oli. La seva mare, Georgine, era filla del professor de química de Rudolph. Fill únic, Erwin es va criar com a luterà i es va educar en privat a casa fins als 11 anys. Erwin va destacar des de petit en llengua, matemàtiques i física.

L'educació de Schrödinger

Schrödinger es va matricular a la Universitat de Viena i va estudiar física. Va estar fortament influenciat pels seus companys físics Franz Exner, un pioner del camp, i Fritz Hasenohrl, més tard cap de Física Teòrica. Schrödinger va rebre el seu doctorat. el 1910. Va ser reclutat i enviat a Itàlia com a oficial d'artilleria el 1914. Schrodinger va tenir més sort que el seu col·lega i mentor, Hasenohrl, que va ser assassinat per una granada el 1915. Sobreviure a la guerra, va ocupar càrrecs de professor en diverses universitats abans de casar-se. Annemarie Bertel el 1920.

Equació de Schrödinger

El 1921 Schrödinger es va convertir en professor a la Universitat de Zuric, i va quedar clar que tenia idees noves en l'àrea de la física atòmica. En resposta a les teories que el moviment dels electrons dins d'un àtom es podria descriure com una ona, Schrödinger va proporcionar la prova matemàtica necessària amb la seva equació de la teoria de les ones de 1926. Es deia que l'espurna de la creativitat va sorgir durant una tòrrida relació amb un vell vienès. xicota.

El naixement de la mecànica quàntica

L'equació de Schrödinger va proporcionar una descripció sòlida del comportament i el moviment dels àtoms. En atribuir el seu moviment a una ona probabilística, la posició i l'estat d'un àtom es podrien tractar estadísticament. Fins que no es va fer una mesura directa, es deia que l'àtom es trobava en un estat de superposició. Segons la Interpretació de Copenhaguen, això significava que es podia considerar que es trobava en tots els llocs alhora. La pregunta clau per als físics, era la teoria de les ones només una eina matemàtica convenient o descrivia alguna cosa físicament real? On era l'àtom, realment?

Un pinzell amb Einstein i els nazis

El 1927 Schrödinger es va traslladar amb la seva dona a la Universitat Friedrich Wilhelm de Berlín. Aquí es va fregar els colzes amb Albert Einstein. Tot i que continuava fent investigacions importants i innovadores allà, es va alarmar cada cop més per l'ambient antisemita creixent a Alemanya. Seguint l'exemple d'Einstein, el 1937 va deixar Alemanya i es va traslladar a Anglaterra, ocupant un càrrec a Oxford. Poc després va rebre el Premi Nobel de Física de 1933.

El gat de Schrödinger

Malgrat el seu paper fonamental en la creació de la teoria ondulatòria, Shrödinger mai es va sentir còmode amb les seves implicacions. Com molts físics, no va poder conciliar la incertesa quàntica a nivell atòmic amb la nostra experiència quotidiana de la realitat. En el món que veiem, les persones i els objectes tenen un lloc i un estat definits, els observem o no. Per posar de manifest aquesta contradicció, va formular un experiment mental que implicava un gat en una caixa tancada, una substància radioactiva i un comptador Geiger per mesurar la descomposició de la substància.

Durant una hora, hi hauria un 50% de possibilitats que el material radioactiu es desintegra i emeti un sol àtom. Si això passava, el comptador Geiger ho detectaria i activaria un relé que faria que un martell destrossés un matràs d'àcid. L'àcid s'alliberaria a la caixa, matant el gat. La pregunta era, el gat està viu o mort?

La paradoxa del gat de Schrödinger

Des d'una perspectiva mecànica quàntica, es diu que el gat es troba en un estat superposat, amb la mateixa probabilitat d'estar viu o mort. L'estat del gat només es determina quan es mesura o observa. Això semblava absurd, va escriure Schrödinger, ja que segurament el gat deu ser l'un o l'altre, tant si un observador decideix fer una ullada com si no. No obstant això, això és exactament com semblaven comportar-se els àtoms. En vincular el destí del gat amb les fluctuacions dels nuclis atòmics, Shrödinger estava demostrant el problema central de la Interpretació de Copenhaguen de la mecànica quàntica.

característiques genials de la casa

Recepcions i penediments

No cal dir que quan li van preguntar què pensava sobre la interpretació de Copenhaguen de la seva teoria ondulatòria, Shrödinger va dir: 'No m'agrada, i em sap greu haver-hi tingut alguna cosa a veure'. Schrodinger continuaria discutint durant anys amb els seus contemporanis sobre el significat del seu propi experiment.

Schrödinger va tenir alguna vegada un gat?

El rumor popular és que en algun moment durant la dècada de 1930 Schrödinger podria haver tingut un gat anomenat Milton a casa seva a Oxford. Afortunadament, tot i proporcionar una mica d'inspiració al seu propietari, no hi ha proves que SchrillaEl gat de Dinger es va posar mai en una caixa amb un matràs d'àcid.

Llegat

Schrödinger va morir el 4 de gener de 1961 a la mateixa ciutat on va néixer, Viena. En el moment de la seva mort, tant ell com el seu felí teòric havien deixat una empremta indeleble en la ciència de la mecànica quàntica. Tot i que moltes grans ments van contribuir a desenvolupar la teoria ondulatòria i el concepte d'indeterminació, només una serà coneguda per sempre com el pare de la mecànica quàntica, i aquest és Erwin Schrödinger.