A  S  T  R  O  B  I  O  G  R  A  F  I  A  S 


 

Erwin Schrödinger
(12 de agosto de 1887, Erdberg, Viena – 04 de enero de 1961, Viena).

 

Premio Nobel en 1933 (junto con Paul Dirac) por el descubrimiento de una nueva forma productiva de la Teoría Atómica; de 1921 a 1927, profesor de Física Teórica en la Universidad de Zürich y las más prestigiosas universidades del mundo que requerían de su servicio: Erwin  Schrödinger y sus teorías cambiaron nuestra visión del mundo. 

 

Por: Bronny J.S. Ferrer.

Asociación Larense de Astronomía ALDA

 

          

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, nació en Erdberg, una localidad cercana a Viena, Austria, en 1887. Era hijo de Rudolf Schrödinger y Georgine Emilia Brenda. En 1898 entró en el Akademisches Gymnasium, una de las instituciones de enseñanza media más prestigiosas del ámbito germánico.

 
        Entre los años 1906 y 1910, Schrödinger estudió en Viena, recibiendo clases de Franz Serafin Exner y de Friedrich Hasenöhrl. También realizó trabajos experimentales en colaboración con Friedrich Kohlrausch. En 1911, Schrödinger se convirtió en asistente de Exner.


             La aportación más importante de Schrödinger a la física fue el desarrollo de una rigurosa descripción matemática de las ondas estacionarias discretas, que describen la distribución de los electrones dentro del átomo. Schrödinger demostró que su teoría, publicada en 1926, era el equivalente en matemáticas a las teorías de mecánica matricial que había formulado el año anterior el físico alemán Werner Heisenberg.


        Juntas, sus teorías constituyeron en buena medida la base de la mecánica cuántica. Schrödinger compartió en 1933 el Premio Nobel de Física con el británico, Paul A. M. Dirac, por su aportación al desarrollo de la mecánica cuántica.


        Su investigación incluía importantes estudios sobre los espectros atómicos, la termodinámica estadística y la mecánica ondulatoria. Entre los libros de Schrödinger se encuentran: Collected Papers on Ware Mechanics (Recopilación de artículos sobre mecánica ondulatoria, 1928), Modern Atomic Theory (Teoría atómica moderna, 1934), Statistical Thermodynamics (Termodinámica estadística, 1945) y Expanding Universes (Universos en expansión, 1956).

 
        En 1914 logró la habilitación (venia legendi), que es la máxima calificación académica que una persona puede alcanzar en ciertos países de Europa y Asia. Entre aquel año y 1918 participó en la I Guerra Mundial como parte del ejército austriaco, en Gorizia, Duino, Sistiana, Prosecco y Viena. El 6 de abril de 1920, contrajo matrimonio con Annemarie Bertel. El mismo año, Schrödinger se convirtió en ayudante de Max Wien en Jena, y el 20 de septiembre, adquirió el cargo de profesor asociado en Stuttgart. En 1921 se convirtió en profesor titular en Breslavia (hoy Wrocław, Polonia).


        Schrödinger se trasladó a la Universidad de Zürich en 1921, donde se desempeñó como Profesor de Física Teórica, hasta 1927. En enero de 1926 publicó en la revista Annalen der Physik un artículo científico titulado "Quantisierung als Eigenwertproblem" (Cuantización como problema de autovalores), en el que desarrolló la llamada Ecuación de Schrödinger. Al año siguiente, sucedió a Max Planck en la Universidad de Berlín. Sin embargo, abandonó Alemania en 1933, al estar en contra del antisemitismo del Partido Nazi. Ese mismo año, se convirtió en fellow del Magdalen College, en la Universidad de Oxford.

 

Su legado quedo reflejado en sus trabajos y teorías, los cuales no dejan lugar a dudas sobre su aporte. En 1999, la publicación Physics World, la cual, estudió a los 130 más renombrados científicos de la historia por sus trabajos, aportes y descubrimientos, hasta reducir dicha lista a sólo los 10 mejores científicos de todos los tiempos: Erwin  Schrödinger, aparece en el puesto #9 de dicha lista, la cual incluye, por ejemplo, figuras de la talla de Albert Einstein (#1), Isaac Newton (#2),  y Richard Feynman (#7).

 

        En 1934, es nombrado Profesor Asociado, en la Universidad de Princeton, Estados Unidos, así como también, en 1936, en la Universidad de Graz, Austria. Durante 1938, después de la ocupación de Austria por Hitler, tuvo problemas por haber abandonado Alemania en 1933, y por sus preferencias políticas, por lo que se dedica a buscar becas e investigaciones a través de Italia y Suiza, hasta Oxford. En el Instituto de Estudios Avanzados, en Dublín, es Director de la Escuela de Física Teórica.

 

        En 1944 publicó en inglés un pequeño volumen titulado ¿Qué es la vida? (What is life?), resultado de unas conferencias divulgativas. Esta obra menor ha tenido gran influencia sobre el desarrollo posterior de la biología. Sin embargo, esta aportó dos ideas fundamentales:


1) Que la vida no es ajena ni se opone a las leyes de la termodinámica, sino que los sistemas biológicos conservan o amplían su complejidad exportando la entropía que producen sus procesos.


2) Que la química de la herencia biológica, en un momento en que no estaba clara su dependencia de ácidos nucleídos o proteínas, debe basarse en un "cristal aperiódico", contrastando la periodicidad exigida a un cristal con la necesidad de una secuencia capaz de codificar información necesariamente irregular.

 

Según las memorias de James Watson, "DNA: The Secret of Life", el libro de Schrödinger de 1944, ¿What is Life? le inspiró para investigar los genes, lo que lo llevó al posterior descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN.


Los Maravillosos aires Alpinos y la Ecuación de Onda.


        Cuando Schrödinger fue designado como director de Física Teórica en la Universidad de Zürich, en el verano de 1921, una posición que había estado vacante desde 1914, nadie imagino que seis años más tarde, dejaría la Universidad y la ciudad aclamado como genio y comparado con luminarias de la talla de Albert Einstein y Max Planck. Schrödinger llego a Zürich a la edad de 34 años como un universitario muy versátil, pero que aun no había producido algún trabajo de relevancia significativa, de lo que ya había y era considerado un avance para la física.


        Cuando Schrödinger se movió con su esposa, Annie, de Breslau a Zürich en 1921, un Premio Nobel era algo muy distante. Para su biógrafo, Walter J. Moore, Schrödinger era "solo un niño brillante, ocasionalmente llevado por su exuberancia intelectual", que sufría de una falta de éxitos y reconocimientos. Y su posición como director en la Universidad de Zürich, lo llevaron a confrontar un legado más pesado: seguir los pasos formidables de figuras como Albert Einstein, Peter Debye y Max von Laue, todos ellos subsecuentes laureados con el Nobel. Sea como sea, Schrödinger estaría seis años en Zürich, un tiempo durante el cual revolucionaria la física.


        Primero, sin embargo, debió recuperar su fuerza. Cuando llegó a Zürich, estaba exhausto, tanto física como mentalmente. "Me encontraba tan cansado, que era incapaz de pensar de forma inteligente", le escribiría más tarde a Wolfgang Pauli. Con su desplazamiento a Zürich, Schrödinger dejo atrás a una Alemania golpeada por la guerra y aún más, destrozada por el hambre y la miseria.


        A diferencia de sus ilustres predecesores, fue premiado, no solo como profesor asociado, sino también con todas las comodidades disponibles. Los Schrödingers se acomodaron en un espacioso apartamento, apropiado para su estatus, en Huttenstrasse 9, en Zürich-Oberstrass.


        En adición a su agotamiento, Schrödinger también adquirió en Alemania una peligrosa e insidiosa enfermedad. Difícilmente comenzaba una lectura, cuando se veía forzado a tomar aliento debido a una severa bronquitis. Sus problemas respiratorios duraron todo el invierno. Finalmente, una tuberculosis pulmonar fue diagnosticada, por lo que recibió una prescripción para tomar reposo.


        Por ello que, en 1922, Schrödinger tomaría destino de vacaciones a un resort en Arosa, un lugar que era un destino escarpado. Se mantuvo allí por nueve meses, bajo los cuidados de su devota esposa. La altitud de la zona fue exitosa para su cura, los síntomas desaparecieron, y a comienzos de noviembre, Schrödinger estaba de retorno a Zurich para enseñar otra vez. Comenzó a trabajar, pero se agotaba rápidamente.


        En Arosa, escribió dos artículos, uno de los cuales se titulaba "“Über eine bemerkenswerte Eigenschaft der Quantenbahnen eines eizelnen Elektrons" (Sobre las notables propiedades de las orbitas cuánticas de un simple Electrón). En palabras de Walter J. Moore, puede ser descrito como "un descubrimiento muy original en una nueva era".

 

Unas vacaciones señalaron el comienzo del annus mirabilis de Schrödinger, el año donde revolucionó la física. Cuando un colega le pregunto si había "disfrutado" sus vacaciones en Arosa, excelente sitio para esquiar, Schrödinger respondió: "estuve distraído por algunos cálculos"

 

        Incluso, los aires alpinos de Arosa parecían inspirar a Schrödinger, ya que retornaba frecuentemente allí. Años más tarde, estuvo dedicado devotamente a los electrones y a la cuántica, y por ende, a las bases para sus descubrimientos en física cuántica.

 

        Después de su convalecencia, Schrödinger disfruto de una buena vida en Zurich. El y su esposa eran parte de un cliché académico que se encontraba regularmente para compartir picnics y asistir al nuevo baño público en Mythenquai.

 

Erwin Schrödinger (al centro de la imagen, con anteojos, detrás de la dama con traje de baño negro) fue parte de un grupo académico que se encontraba regularmente en el área de baño público en Mythenquai, Zürich, el cual se abrió en 1923. Crédito: Ruth Braunizer/Austrian Central Library for Physics.


        El matrimonio sufrió la ausencia de hijos. Schrödinger anhelaba un hijo; de vez en cuando, la pareja considero el divorcio, pero a pesar de ello, se mantuvieron juntos toda la vida. Cuando se apunto en 1927, como sucesor de Max Planck en Berlín, sus estudiantes organizaron una procesión con antorchas a la casa de Schrödinger para persuadirlo a quedarse. Schrödinger se sintió tocado, pero aún mantenía dejar Alemania.


        En el semestre de verano de 1925, Schrödinger leyó la tesis doctoral de un joven francés, Louis de Broglie, quien proponía que la materia, como los electrones, también poseía propiedades de onda. Esto contradecía la opinión prevaleciente de los líderes de la física de aquel tiempo, que asumían que los electrones eran partículas.


        Albert Einstein se sintió fascinado inmediatamente por la teoría de Broglie, mientras que otros investigadores, tales como Max Planck, reaccionaron con una discrepancia inicial. De Broglie también le dio a Schrödinger razones para pensar de una forma muy productiva. Schrödinger se enfocó intensamente en la proposición de Broglie de que toda la materia tiene propiedades de ondas. ¿Cuáles fueron las propiedades de dichas ondas de materia?


        El intentó formular leyes y ecuaciones que pudieran definirlas. Su idea llegó extraordinariamente rápido, bajo circunstancias inesperadas. Schrödinger estuvo en navidad y el nuevo año (1925/1926) de vacaciones en Arosa. Estas vacaciones fueron el comienzo de su annus mirabilis, una etapa que duró doce meses de trabajo concentrado y creativo que revolucionó la física.

 
        Schrödinger sintió que se encontraba en camino de algo grande. El 27 de diciembre, escribió a su físico colega, Wilhelm Wien:


"Al momento, estuve fastidiado por una nueva teoría atómica. Si solo fuese mejor en matemática! Estoy muy optimista sobre esto, y espero que será algo hermoso a medida que pueda manejar los cálculos".


        Luego de su regreso de Arosa, un colega le pregunto a Schrödinger si había disfrutado el esquiar. El respondió que estuvo distraído por "algunos cálculos". Estos cálculos resultaron en la aparición de su primer artículo: “Quantisierung als Eigenwertproblem, Erste Mitteilung” (Cuantización como un problema de valores propios, parte uno), el cual envió a Annalen der Physik, el 26 de enero de 1926.


                En este trabajo, Schrödinger formuló su famosa ecuación de onda, el cual pasaría a la historia de la física como la "Ecuación de Schrödinger". La ecuación de onda hace posible calcular los niveles de energía de los electrones en un átomo, por lo que solventaba uno de los más grandes problemas en física cuántica. Este primer trabajo, fue seguido por tres más, durante los siguientes seis meses. Los revolucionarios cálculos de Schrödinger probaron la naturaleza ondulatoria de la materia, propuesta por de Broglie.


        Después de la ecuación de onda de Schrödinger, nada en el mundo de la física fue lo mismo otra vez. La disputa de si los objetos cuánticos, tales como electrones, átomos o moléculas eran partículas u ondas fue resuelto, pero de una forma sorprendentemente elegante: Schrödinger demostró que los electrones podían tener propiedades, sean de ondas o partículas, pero no una u otra; su estado puede ser calculado solo con un grado de probabilidad.

 

Fue gracias, en parte, al trabajo de la tesis doctoral de Louis de Broglie, que Schrödinger se enfocó completamente en sus ideas para desarrollar sus teorías. De Broglie proponía que la materia, igual que los electrones, también poseía propiedades de onda, aunque ello contradecía la corriente prevaleciente de los líderes de la física de la época, que asumían que los electrones eran partículas. Tanto así, que el propio Einstein se sintió fascinado por la propuesta de Broglie. De familia aristocrática, de Broglie heredó los títulos nobiliarios de su padre; de ahí que se le conozca internacionalmente como Principe de Broglie.


        En una explosión de creatividad, Erwin Schrödinger cambió las bases de su trabajo. Lo que siguió, fue fama y honor. Mientras aún estaba empleado en Zurich, Schrödinger fue invitado a los Estados Unidos, donde daría 50 lecturas en solo tres meses, y las más prestigiosas universidades le ofrecieron puestos de profesor.


        Schrödinger declinó a todas estas ofertas, ya que tenía algo mejor en la lupa: la sucesión de Max Planck en Berlín. Los años de Schrödinger llegaron a su fin con su más productivo pase como especialista, uno que lo pondría entre los más grandes de su clase... 


La Ecuación de Onda.

 

        Con el avenimiento de la mecánica cuántica en 1927, se articularon la hipótesis de Louis de Broglie y el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Ahora, para aplicar el carácter ondulatorio del electrón, se define una función de ondas y, utilizando la ecuación de ondas de Schrödinger, que matemáticamente es una ecuación diferencial de segundo grado, es decir, una ecuación en la cual intervienen derivadas segundas de la función Y:


        Al resolver la ecuación diferencial, se obtiene que la función y depende de una serie de parámetros, que se corresponden con los números cuánticos, tal y como se define en el modelo atómico de Böhr. La ecuación sólo se plasmará cuando esos parámetros tomen determinados valores permitidos (los mismos valores que se indicaron para el modelo de Böhr).

 
        Por otro lado, el cuadrado de la función de ondas Y2, corresponde a la probabilidad de encontrar al electrón en una región determinada, con lo cual se está introduciendo en el modelo el principio de incertidumbre de Heisenberg. Por ello, en este modelo aparece el concepto de "orbital": región del espacio en la que hay una máxima probabilidad de encontrar al electrón.

 
        En efecto, en la mecánica cuántica, toda la información acerca de una partícula está incluida en su función de onda Y, bien en el espacio de coordenadas, bien en el espacio de momentos. Pero ¿qué pasa con su evolución en el tiempo? Como en la física clásica, se supone que si se conoce toda la información necesaria sobre la partícula en un instante inicial, se puede determinar su comportamiento en el futuro: el principio de determinación.

 

La Ecuación de Schrödinger.


        Esto significa en mecánica cuántica que, al dar la función de onda en el instante inicial, podemos calcularla en cualquier otro instante. Se trata de un proceso que se realiza a través de la ecuación de Schrödinger de onda para Y(t), análoga a las ecuaciones de onda clásicas. Esta ecuación sustituye a la Ley de Newton para la partícula cuántica.

 
        Ahora bien, las diferencias esenciales que se dan entre la ecuación para Y(t)) y las ecuaciones de onda clásica son manifiestas: la ecuación para Y debe contener sólo el primer orden en la derivada temporal para que al dar sólo Y(t = t0) se pueda determinar su comportamiento en el futuro. En cambio las ecuaciones clásicas, contienen derivadas segundas y por lo tanto requieren dar no sólo la función en el instante inicial sino también su primera derivada temporal.


        La ecuación de Schrödinger no se deduce en la mecánica cuántica, sino que representa un resultado derivado de observaciones empíricas. Sin embargo, se puede justificar a posteriori considerando sus consecuencias y comparándolas con lo que en realidad ocurre en la naturaleza.

        Con su aplicación, se demuestra a las ondas como una de las características de la materia y es considerada como uno de los grandes logros obtenidos en el siglo XX. Se trata de una herramienta matemática de gran alcance, que se utiliza en la física y en una parte importante de los estudios que se efectúan en química que se ocupan de los problemas de la estructura atómica de la materia.

 

Una nueva Teoría Atómica creada en Zúrich.


        Desde que comencé mi andar por el mundo de la cosmología y la mecánica cuántica (a excepción de la Teoría de la Relatividad) el trabajo de Schrödinger capto mi atención de forma inmediata; su propuesta fue un gran terremoto para la física y el mundo científico. Sus implicaciones marcaron un antes y un después, que le dio bifurcación a que camino deberíamos seguir. "La Ecuación de Schrödinger" es uno de los más grandes logros en la historia de la física. Lo extraño de la mecánica cuántica es que, de hecho, no debería funcionar, pero lo cierto es que si funciona!


        Erwin Schrödinger trabajó en ella en los pocos meses al final de 1925 y comienzos de 1926, para, posteriormente, publicar sus descubrimientos y cálculos en Annalen der Physik, entre enero y junio de 1926. Para la fecha, los mejores físicos del mundo, que incluían a Albert Einstein, Niels Bohr, Max Planck y Werner Heisenberg, luchaban para entender el átomo.

 
        Entre los problemas sin resolver era el comportamiento de los electrones en un átomo. No estaba claro si lo electrones eran partículas u ondas; los aspectos revolucionarios de Schrödinger era que este se basaba en la presunción de que, los electrones eran ondas que llenaban el espacio.


        Las ecuaciones le dieron a Schrödinger un significado elegante para calcular los niveles de energía de los electrones en el átomo de hidrogeno. Interesantemente, el físico alemán, Werner Heisenberg, había llegado a la misma conclusión al mismo tiempo, aunque con otro método de cálculos que estaba basado en el concepto de los electrones como partículas.

 
        Esta mostraba que los electrones podrían tener propiedades, tanto de partículas como de ondas; un descubrimiento con profundas implicaciones y de grandes consecuencias para la física cuántica: esto significaba que la naturaleza de las partículas en y en sí mismo, no puede ser determinado ya que el acto de observación influye al fenómeno observado. 

 

El trabajo de Broglie llamó la atención de Einstein, quien lo consideró muy importante y lo difundió entre los físicos. Inspirado en las ideas allí expuestas, Erwin Schrödinger desarrolló entre 1925 y 1926 su teoría de la mecánica ondulatoria, que es una de las maneras en que se presenta la Mecánica Cuántica. Corresponde mencionar que casi simultáneamente, Werner Heisenberg desarrolló un enfoque alternativo: la mecánica matricial.

 

En la teoría de Heisenberg no se consideran ondas piloto; en su lugar se manejan las variables dinámicas como x, px, etc., que se representan mediante matrices. Los aspectos cuánticos se introducen en dicha teoría por medio del principio de incerteza, que se expresa por medio de las propiedades de conmutación de las matrices. El principio de incerteza es en realidad equivalente al postulado de Broglie, y las teorías de Heisenberg y de Schrödinger son idénticas en contenido aunque de forma aparentemente muy distinta.

 

Pero esto no fue comprendido enseguida, y en un primer momento hubo ácidas polémicas entre los sostenedores de una y otra, hasta que Schrödinger en 1928 demostró la equivalencia de ambas. Debido a que la teoría de Schrödinger se presta mejor para un tratamiento introductorio no entraremos en los detalles de la teoría de Heisenberg.


El Gato de Schrödinger.


        Schrödinger explicó esta paradoja en 1935, con un experimento que ha pasado a los anales de la historia de la física como "El Gato de Schrödinger". El experimento mental consiste en imaginar a un gato metido dentro de una caja por una hora, que contiene un curioso y peligroso dispositivo.


        Este dispositivo está formado por una botella de vidrio que contiene un veneno muy volátil y por un martillo sujeto sobre la ampolla, de forma que si cae sobre ella la rompe, y se escapa el veneno, con lo que el gato moriría. El martillo está conectado a un mecanismo detector de partículas alfa (contador Geiger); si llega una partícula alfa, el martillo cae rompiendo la ampolla, con lo que el gato muere, por el contrario, si no llega, no ocurre nada y el gato continúa vivo.


        Cuando todo el dispositivo está preparado, se realiza el experimento. Al lado del detector se sitúa un átomo radiactivo con unas determinadas características: tiene un 50% de probabilidades de emitir una partícula alfa en una hora. Evidentemente, al cabo de una hora, habrá ocurrido uno de los dos sucesos posibles: el átomo ha emitido una partícula alfa o no la ha emitido (la probabilidad de que ocurra una cosa o la otra es la misma, pero no tenemos conocimiento cuando). Como resultado de la interacción en el interior de la caja, el gato está vivo o está muerto. Pero no podemos saberlo si no la abrimos para comprobarlo.

        Si lo que ocurre en el interior de la caja lo intentamos describir aplicando las leyes de la mecánica cuántica, llegamos a una conclusión muy extraña: El gato vendrá descrito por una función de onda extremadamente compleja, resultado de la superposición de dos estados combinados al cincuenta (50%) por ciento: "gato vivo" y "gato muerto". Es decir, aplicando el formalismo cuántico, el gato estaría vivo y muerto a la vez; se trataría de dos estados indistinguibles.

 

Un gato dentro de una caja sellada, contentivo de una botella con veneno, un martillo, y un dispositivo con una partícula radiactiva. Si el dispositivo detecta la radiación que emite una partícula alfa, el martillo conectado a un mecanismo, cae y rompe el frasco, liberando el veneno que mata al gato. Según la interpretación de Copenhague, después de un tiempo el gato está vivo y muerto al mismo tiempo.
       

        La única forma de averiguar qué ha ocurrido con el gato es realizar una medida: abrir la caja y mirar dentro. En unos casos nos encontraremos al gato vivo y en otro muerto. Pero, ¿qué ha ocurrido? Al realizar la medida, el observador interactúa con el sistema y lo altera, rompe la superposición de estados y el sistema se decanta por uno de sus dos estados posibles.


        El sentido común nos indica que el gato no puede estar vivo y muerto a la vez. Pero la mecánica cuántica dice que mientras nadie mire en el interior de la caja, el gato se encuentra en una superposición de los dos estados: vivo y muerto.


        Esta superposición de estados es una consecuencia de la naturaleza ondulatoria de la materia y su aplicación a la descripción mecanocuántica de los sistemas físicos, lo que permite explicar el comportamiento de las partículas elementales y de los átomos. La aplicación a sistemas macroscópicos como el gato o, incluso, si así se prefiere, cualquier profesor de física, nos llevaría a la paradoja que nos propone Schrödinger.

 

        Lo mismo sucede con las partículas en física cuántica, como con el gato: Su condición puede ser definitivamente determinado solo cuando estos son medidos. Hasta entonces, es solo posible discutir el estado de las partículas en términos de probabilidades.


        Esta incertidumbre irritó a los contemporáneos de Schrödinger, quienes se negaban a creer que la física está gobernada por la casualidad. Albert Einstein reaccionó de inmediato, remarcando la frase: "Dios no juega a los dados". Las consecuencias físicas y filosóficas de este hecho es la pregunta si nada es real, el gato no está ni vivo ni muerto; o todo es real, el gato esta simultáneamente vivo y muerto.


        Tomando en cuenta todo lo anterior, existe una propiedad que poseen los electrones, de poder estar en dos lugares distintos al mismo tiempo, pudiendo ser detectados por los dos receptores y dándonos a sospechar que el gato está vivo y muerto a la vez, lo que se llama superposición. Pero, cuando abramos la caja, y queramos comprobar si el gato sigue vivo o no, perturbaremos este estado y veremos si el gato está vivo o muerto.

 

Schrödinger y su gato nos ha dejado un legado de incertidumbre sana, que, probablemente, no tenga una solución viable para su explicación. Solo nos queda interpretar e indagar. Mientras tanto... no abramos la caja... 


        Ahí radica la incertidumbre de la paradoja: Mientras que en la descripción clásica del sistema, el gato estará vivo o muerto, antes de que abramos la caja y comprobemos su estado, en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles, hasta que interviene el observador, lo que no puede ser posible, por el simple uso de la lógica.

 
        El paso de una superposición de estados a un estado definido, se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita (y posiblemente siga siendo así por siempre) que ha dado lugar a distintas interpretaciones, pero de carácter especulativo.

 

¿Cómo interpretamos algo que posiblemente no tenga solución?


- La Interpretación Relacional rechaza la interpretación objetiva del sistema, y propone en cambio que los estados del sistema son estados de relación entre el observador y el sistema. Distintos observadores, por tanto, describirán el mismo sistema mediante distintas funciones de onda. Antes de abrir la caja, el gato tiene información sobre el estado del dispositivo, pero el experimentador no tiene esa información sobre lo que ha ocurrido en la caja. Así, 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, las dos descripciones del sistema colapsan en el mismo resultado.


- La Interpretación Asambleística o Estadística interpreta la función de onda como una combinación estadística de múltiples sistemas idénticos. La superposición es una abstracción matemática que describe este conjunto de sistemas idénticos; pero cuando observamos un sistema individual, el resultado es uno de los estados posibles. Sin embargo, esta interpretación es incapaz de explicar fenómenos experimentales asociados a partículas individuales.


- En la Interpretación de los "many-worlds" (Muchos Mundos), formulada por Hugh Everett en 1957, el proceso de medida supone una ramificación en la evolución temporal de la función de onda. El gato está vivo y muerto a la vez, pero en ramas diferentes del Universo: ambas son reales, pero incapaces de interactuar entre sí, debido a la decoherencia cuántica.

 

Ta, raaaaaa...! El gato de Schrödinger está muerto... no, está vivo!. no, para nada... posee ambos estados! El paso de una superposición de estados a un estado definido, se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita (y posiblemente siga siendo así por siempre).


- De acuerdo con la Interpretación de Copenhague, 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. Este colapso de la función de onda es irreversible e inevitable en un proceso de medida, y depende de la propiedad observada. Es una aproximación pragmática al problema que considera el colapso como una realidad física, sin justificarlo completamente. El Postulado IV de la mecánica cuántica expresa matemáticamente cómo evoluciona el estado cuántico, tras un proceso irreversible de medida.


- Y en la Interpretación del Colapso Objetivo, la superposición de estados se destruye, 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 observable correspondiente). Esa destrucción es lo que evita las ramas que aparecen en la teoría de los "muchos mundos". La palabra "objetivo" procede 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.


        Es una cuestión fundamental que permanece sin respuesta hasta el día de hoy; el Gato de Schrödinger un hecho que, incluso, puede que no tenga una respuesta o solución.

 

        Erwin Schrödinger, aquel sereno y a la vez, audaz austriaco que revolucionó las bases de la física, falleció en Viena en 1961, a los 73 años de edad, por tuberculosis. Fue enterrado en Alpbach (Austria). En su memoria, el cráter lunar Schrödinger lleva su nombre; además del asteroide 13092 Schrödinger también conmemora su nombre y el legado de este insigne físico.

 

        Sus pensamientos son palpables en su frase, que demuestra el juego de palabras, así como la incertidumbre de sus teorías:

 

"La tarea no es tanto ver lo que nadie ha visto todavía; es pensar lo que nadie ha pensado aún, aunque todos lo vean"

 

 

Recursos y Referencias:
 
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Rashid Ahmad, Sumaira Nawaz, "QUANTUM MONA LISA CAT", Department of Physics, Kohat University of Science and Technology, Kohat 26000, Khyber-Pakhtunkhwa, Pakistan, arXiv 2001.10184v2


Arash Tirandaz 1, Hamid Reza Naeij 2, † and Afshin Shafiee 2, "Bringing Schrödinger’s Cat to Life with Non-Equilibrium Respiration", 1 School of Biological Sciences, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM), P.O. Box 19395-5531, Tehran, Iran,  2 Research Group on Foundations of Quantum Theory and Information, Department of Chemistry, Sharif University of Technology.P.O.Box 11365-9516, Tehran, Iran, arXiv 1908.0250v

 

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http://www.loc.gov/catdir/description/cam027/95051783.html;http://www. loc.gov/catdir/toc/cam023/95051783.html. Spanish translation of [Moo94].