Reflexions sobre...mecànica quàntica

El títol de l’entrada pot resultar enganyós, ja que a continuació no pretenem exposar les principals idees que abracen tots els camps de la mecànica quàntica, sinó que tan sols ens centrarem en el tema que considerem més abstracte.

Funció d’ona

Juntament amb el principi d’incertesa de Heisenberg i la complementarietat, la funció d’ona i la seva interpretació probabilística constitueix un dels pilars de la interpretació de Copenhague. En el blog, ja hi vam dedicar una entrada i, per tant, ja vam veure quin és el seu significat i les conseqüències estrafolàries que pot arribar a comportar. Tot i això, per a refrescar la memòria (si més no aquesta entrada es titula “reflexions”), recordarem que la funció d’ona és aquella ona que emergeix de tot cos i que determina la probabilitat de trobar aquest cos en qüestió en una regió. Si és cert però, que aquesta probabilitat passa a ser una realitat física en el just moment que la ona és col·lapsada per la observació d’un extern, entenent per observació tot procés que pugui comportar informació respecte la posició del cos. Recordem també, que durant tot el període en què la funció d’ona no és col·lapsada, “el cos” es troba en un estat de superposició, o també, que es troba en tots els estats/posicions possibles (Schrödinger va anar més lluny al tancar un gat en una capsa).

Cal esmentar que la mecànica quàntica no presenta arguments gaire rígids al interpretar què podem considerar observació i què no i qui pot ser considerat observador i qui no. De fet, quan parlem d’observadors no tan sols ens referim a les persones, si no també a tots els éssers vius (desconeixent fins a quin punt podem arribar) i a totes les mesures, i en conseqüència, a tots els objectes mesuradors en estat de funcionament. És més, un fotó també pot ser considerat observador i per tant col•lapsar la funció d’ona d’un cos. Aquest fet es dóna en els casos en què un fotó incideix contra el cos (anteriorment en estat de superposició), i, a través d’una medició, es determina la inclinació de la trajectòria del fotó (posat que ha xocat contra el cos), i per tant la realitat física del cos.

Realitat física

Segons la mecànica quàntica, les observacions creen la realitat física, a diferència de com creia la física clàssica, i és aquí on trobem una de les majors discrepàncies entre les dues. Això significa, per increïble que sembli, que un àtom no observat (totalment aïllat) no existeix com a realitat física, en canvi, just en el moment en què l’observem, torna a existir per “art de màgia” (de fet no és màgia, sinó ciència). Però encara és més, sembla ser que la observació no tan sols crea la realitat física en un temps present, sinó que també en temps passats, posarem un exemple: Suposem que hem tancat el gat amb el tot el muntatge preparat (el comptador Geiger amb la partícula radioactiva, o amb la pistola, o amb el verí, tan és). Passades vuit hores, obrim la caixa, de manera que ens podem trobar amb dues escenes: una és el gat viu, i l’altra el mort. Però, sembla ser que ens trobem amb un gat viu que té una gana de vuit hores, o amb un gat mort que fa vuit hores que ha mort. Això significa que, a part de dictaminar l’estat de salut del gat en temps present, també hem col•lapsat tot el temps en què el gat es trobava en estat de superposició, ja sigui “morint-se” de gana, o podrint-se. I com ja hem dit abans, durant tot el temps en què el gat s’ha trobat aïllat, no el considerem una realitat física, doncs, no ha sigut observat.

Perquè no és factible l’experiment del gat d’Schrödinger

Si Erwin Schrödinger hagués titulat el seu experiment com a “l’àtom d’Schrödinger”, la seva il·lustració i posada en pràctica seria 100% correcta. No obstant, com que la qüestió estava en “fer mofa” de la mecànica quàntica al especular sobre un gat viu/mort no hauria tingut gaire sentit substituir un ésser viu amb capacitat de viure/morir per un simple àtom. Però, per què diem que l’experiment hauria tingut coherència amb un àtom? Perquè tots els efectes descrits per la mecànica quàntica són més propis dels cossos que formen el microcosmos (àtoms, partícules, etc.), ja que aquests són més fàcils de no ser observats, i per tant de desenvolupar les aparents paradoxes quàntiques. En canvi, a tot aquell que formi part del macrocosmos (els éssers vius, els planetes, les estrelles, etc.) li resultarà pràcticament impossible trobar-se totalment aïllat. És per això que la mecànica quàntica diu que, a efectes pràctics (i no teòrics, on un planeta s’iguala a un fotó), els cossos grans no han de patir per la seva realitat física, doncs sempre són d’alguna o altra manera observats. És per això que diem que l’experiment de Schrödinger no és gaire factible amb un cos tan gran com un gat.

La mecànica quàntica és el terç de l’economia mundial

Una persona que no està gaire familiaritzada amb la mecànica quàntica i que recentment li han parlat sobre àtoms que existeixen i no existeixen, i gats que estan vius i morts, pot arribar al punt de considerar la mecànica quàntica i els seus principis objectius com a “absurds”. La mecànica quàntica pot semblar absurda (més aviat la paraula seria controvertida), però el cas és que les innumerables demostracions en els laboratoris ens mostren com és de certa, tant certa, que de moment no s’ha evidenciat de cap fet que la contradigui, si més no, els seus principis aplicats a l’electrònica constitueixen un terç de l’economia mundial del moment.

Però si encara no et satisfà la mecànica quàntica i les seves demostracions de què és correcta, sempre pots fer com Einstein, qui, com la majoria de físics d’aquells anys (considerats de “la vella escola”), no estava d’acord amb el que enunciava la mecànica quàntica, sinó que ell creia que “la realitat d’una partícula ha de tenir una realitat separada, independentment de les observacions”. Einstein era d’aquells a qui li resultava agradable pensar que la Lluna està allà tot i que no l’estigui mirant (i a qui no?).

1 El concepte d’ona resulta més abstracte que les ones que pot descriure l’aigua o les del so.