Cuántos gatos, gatos cuánticos

Víctor Muñoz Gálvez

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Se termina el octavo mes del año, agosto, el "mes de los gatos", animales que han fascinado a la humanidad desde tiempos ancestrales. Su extraña mezcla de indiferencia, juego y elegancia los hacen extremadamente interesantes. Símbolos de buena suerte en Egipto, Japón y Rusia, les han sido atribuidos poderes sobrenaturales, para bien y para mal por milenios, incluyendo sus proverbiales vidas múltiples. Seguramente una causa del mito es su habilidad para caer siempre sobre sus patas, independientemente de la orientación al comenzar la caída. Y, ciertamente, sus misterios han inspirado más de una metáfora para ilustrar aquellos de una de las teorías fundamentales de la Física: la Mecánica Cuántica.

Durante casi tres siglos, nuestra descripción del Universo se basó en trabajos como los de Galileo Galilei e Isaac Newton, quienes establecieron lo que conocemos como Mecánica, la disciplina que estudia el movimiento de los cuerpos. Como, por ejemplo, la caída de un gato. En 1969, el mismo año que llegábamos a la Luna, gracias al conocimiento de la Mecánica Newtoniana, dos investigadores de la U. de Stanford (California) publicaban un artículo con un sugerente título: "Una explicación dinámica del fenómeno de un gato cayendo".

En él, Thomas R. Kane y M. P. Scher proponían un modelo sencillo para explicar cómo un gato dobla su columna para pasar de una posición boca arriba a la posición normal, y posarse con las patas en el suelo. El proceso es complejo e involucra curvaturas en una dirección, luego en otra, y rotaciones independientes de distintas partes del cuerpo, que le permiten al gato, sin violar ninguna ley, darse vueltaen el aire y lograr caer correctamente.

Pero a fines del siglo XIX, diversos experimentos mostraron que las partículas subatómicas podían hacer algo de lo que ningún gato era capaz: desobedecer esas mismas leyes de la Física. La solución a este dilema vendría de la mano de otra Mecánica, muy distinta a la de Newton: la Mecánica Cuántica.

Iniciada por Max Planck en 1900, quien acuñó la palabra "cuanto" para referirse a los pequeños montos de energía que eran la base de su propuesta, se desarrolló rápidamente durante las primeras décadas del siglo XX, hasta llegar a uno de sus hitos más importantes en 1925, cuando Erwin Schrödinger propuso una ecuación (la ecuación de Schrödinger), que reemplaza a las ecuaciones de movimiento de Newton cuando se desea describir el universo microscópico.

A pesar de la madurez que significaba tener una ecuación para ese tipo de fenómenos, la interpretación de esta teoría fue motivo de amplio debate entre sus creadores. La interpretación más popular era que la ecuación de Schrödinger entregaba las probabilidades de que un sistema estuviese en un estado posible, pero esto causaba escozor en personas como Einstein, que insistía en que "Dios no juega a los dados". En ese contexto, el mismo Schrödinger imaginó una historia que involucraba a un gato para revelar los absurdos a los que nos obligaba esta interpretación: el famoso Gato de Schrödinger.

Un felino encerrado en una caja, en la cual un cierto mecanismo aleatorio liberaba un veneno capaz de matarlo, situación de la que, según la Cuántica, sólo conocemos la probabilidad. ¿O sea que, mientras no abramos la caja, el gato podría estar vivo y muerto a la vez? ¡Absurdo! Y sin embargo, este intento de ridiculizar la Cuántica por parte del propio autor de su famosa ecuación central es precisamente la manera en que hoy entendemos que viven las partículas elementales. Con todas sus paradojas, a veces muy difíciles de entender para nosotros que, diariamente, accedemos a un mundo que parece muy newtoniano.

De ellas, hay otra que también mereció ser relacionada con los gatos, y también por las mismas misteriosas razones. En 1865, Lewis Carroll publicó su famosa "Alicia en el país de las maravillas", que contenía, entre sus diversos y alucinantes personajes, al Gato de Cheshire, capaz de desaparecer dejando sólo su sonrisa, evento que hizo comentar a Alicia que había visto "un gato sin una sonrisa, pero nunca una sonrisa sin un gato".

Algo tan sin sentido como ver una velocidad sin partícula. ¿O no? Justamente de eso se tratan los "gatos cuánticos de Cheshire": partículas que pueden desprenderse de alguna de sus propiedades físicas, un efecto propuesto teóricamente el año 2013, y que ha sido mostrado experimentalmente con posterioridad, usando neutrones o fotones (los gatos), y el momento magnético o su polarización (su sonrisa).

Por cierto, el mismo Lewis Carroll, nacido precisamente en el condado de Cheshire, era matemático además de escritor, y en muchas partes de las historias de Alicia aparecen referencias a problemas de lógica que desafían nuestras intuiciones clásicas, pero que pueden tener perfecto sentido en el mundo cuántico. En "A través del espejo", Alicia le dice a la Reina Blanca que "nadie puede creer cosas que son imposibles", a lo que la Reina le responde que "evidentemente no tienes mucha práctica".

Nosotros tampoco la tenemos, pero los gatos de Schrödinger y de Cheshire, e incluso el más común de los gatos cayendo al suelo con estilo, nos recuerdan lo importante de estar disponibles para creer lo imposible.