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La paradoja del Gato de Schrödinger, es un experimento desarrollado por el físico Austriaco Erwin Schrödinger en 1935 que ilustra lo que el físico vio como el problema de la interpretación de Copenhagen de la Mecánica Cuántica, aplicada a los objetos del día a día.

La paradoja del Gato de Schrödinger fue pensada como una discusión del Articulo ERP, llamado así por las siglas de sus autores; Einstein, Podolsky, y Rosen el mismo año. Este artículo resaltaba la extraña naturaleza de la Superposición cuántica; lo que en términos generales, es la combinación de todos los estados posibles de un sistema; donde la Interpretación de Copenhagen implica que dicha superposición colapsaría en un estado definido solo en el momento preciso de la medición cuántica.

Pero no podemos hablar del Gato de Schrödinger, sin antes hablar de la “Ecuación de Schrödinger”:

LA Ecuación de Schrödinger, llamada así en honor a su descubridor (1926), Erwin Schrödinger, es una ecuación que describe como el “Estado Cuántico” de un sistema físico cambia en el tiempo.

Esta ecuación representa para la Mecánica cuántica, lo que las Leyes de Newton representan para la Mecánica Clásica. En la interpretación estándar de la Mecánica Cuántica, el Estado Cuántico;  también llamado Función de Onda o Vector de Estado, representa la descripción más completa que puede ser dada a un sistema Físico.

Las soluciones a la Ecuación de Schrödinger no solo describen sistemas atómicos, subatómicos y moleculares, sino que también pueden describir Sistemas Macroscópicos y posiblemente el Universo entero como sistema.

La forma más general de la Ecuación de Schrödinger es la Tiempo-Dependiente, la cual describe la evolución de un sistema con el tiempo. Para sistemas estacionarios, la ecuación aplicable es la Tiempo-Independiente, cuyas soluciones aproximadas son usadas frecuentemente para calcular los niveles de energía y algunas otras propiedades de Átomos y Moléculas.

LA Ecuación de Schrödinger, puede variar dependiendo de la situación física a la cual se aplica; por ejemplo:

Para un Sistema Cuantico en General:

Donde

• es la Función de Onda; la amplitud de probabilidades para las diferentes posibles configuraciones de un sistema para diferentes momentos de tiempo.
• es el operador de energía; donde i es la raíz imaginaria y   la constante de Plank reducida.
• es el operador Hamiltoniano.

Para una partícula con energía potencial V:

Donde

• es el operador de la energía cinética, donde  m es la masa de la partícula.

• el operador de Laplace. Para tres dimensiones, el operador de Laplace es:

, donde  “x”, “y”, y “z” son las coordenadas cartesianas en el espacio.

• es la función tiempo-Dependiente de la Energía Potencial en la posición  r.
• es la Amplitud de Probabilidad para la particular a ser encontrada en la posición r en el tiempo t.

Ecuación independiente del Tiempo para una partícula con energía potencial V:

Esta ecuación describe las soluciones de ondas estacionarias de la ecuación tiempo-dependiente, los cuales son los estados con energía definida.

Una vez conocida las ecuaciones, volvemos con el Gato de Schrödinger:

Para ilustrar aún más el carácter incompleto putativo de la mecánica cuántica, Schrödinger aplico la Mecánica Cuántica, a una entidad viva que puede o no ser consciente. En su experimento original, describió como se podría transpolar la superposición de un átomo para sistemas a gran escala de un gato vivo y muerto, acoplando gato y átomo con la ayuda de lo que llamo “un mecanismo diabólico”. Proponiendo un escenario con un gato en una caja sellada, en la que la vida  o muerte del gato, dependía del estado de una partícula subatómica.

Según Schrödinger, la interpretación de Copenhague implica que el gato seguía estando tanto vivo como muerto (para el universo fuera de la caja), hasta que la misma se abre.

Según esta interpretación, un sistema deja de estar superposicionado de estados y pasa a estar o en uno o en otro estado cuando tiene lugar una observación.

Por otro lado, en 1957  Hugh Everett formulo la Interpretación Multiuniverso de la Mecánica Cuántica. En la cual, ambos estados del gato (Vivo y Muerto), persisten aun después de que la caja es abierta, pero son incoherentes una respecto a la otra. En otras palabras, cuando la caja es abierta, el sistema conformado por el observador y el ya dividido gato; se dividen en un observador viendo una caja con un gato vivo y un observador viendo una caja con un gato muerto. Pero como los estados vivo y muerto del gato son deconherentes, no existe comunicación efectiva o interacción entre ellos.

Al abrir la caja el observador se enlaza con el gato; por lo que un Observador de Estado correspondiente al gato estando vivo y otro al gato estando muerto son formados. Cada observador es enlazado con el gato, por lo que “la observación del estado del gato” y “el estado del gato” corresponden el uno con el otro.

La Decoherencia cuántica asegura que los diferentes resultados no tienen ninguna interacción el uno con el otro. El mismo mecanismo de la decoherencia cuántica es también importante para la interpretación en términos de historias consistentes. Sólo el “gato muerto” o “gato vivo” puede ser una parte de una historia coherente en esta interpretación.

En la Interpretación Multiuniverso de la Mecánica Cuántica, el aspecto subjetivo del Colapso de la Función de Onda, es explicado por el mecanismo de la Decoherencia Cuántica, ya que; por Decoherencia esta interpretación pretende resolver todas las paradojas de correlación de la Teoría Cuántica, como son; la paradoja EPR y la paradoja del Gato de Schrödinger ya que cada posible resultado de cada caso define o existe en su propio “ Historia”,  ”mundo” o “Universo”.

Saludos Cordiales:.