Entzun al duzue inoiz Schrödingerren katuari buruz zerbait? Eta lortu al duzue paradoxa ulertzea? Edozeinek ulertzeko moduan azaltzen saiatuko gara.

2002an, zientziaren historialaria den Robert P. Crease-k fisikaren historiako 1 esperimentu ederrenak aukeratzeko inkesta egin zuen. Emaitza Physic’s World aldizkarian argitaratu zuen eta mundu osora salto egin zuen New York Times-en artikulu baten bidez. Estatuan Manuel Lozano Leyva-k oso gomendagarria den De Arquímedes a Einstein. Los diez experimentos más bellos de la física liburuan jaso zituen esperimentuak eta Robert P. Crease-k ere berea argitaratu zuen, El prisma y el péndulo. Hemen dauzkazue esperimentu guztien zerrenda, ondo komentatuta gainera. Egunen batean hitz-egingo dugu blog honetan horietako batzuei buruz.
Zerrenda horren buruan, gure esperimentu faboritoa: elektroiaren difrakzioa zirrikitu bikoitzean. Jatorriz Richard Feynmanek buruzko esperimentua da. Berak esperimentua egitea inoiz ez zela posible izango uste zuen. Eta fisika kuantiko zelako arraroa den erakusteko proposatu zuen. Thomas Young-en zirrikitu bikoitzaren esperimentuan inspiratu zen.

Demagun bi harri botatzen ditugula ur putzu batean. Harri bakoitzak uhin sorta bat sortuko du. Hauek elkartzen direnean, nahastu egingo dira, interferentzia deritzon fenomenoan. Young-ek zirrikitu bikoitz bat argiztatuz argiaren uhin izaera frogatu zuen 1801ean. Uhinek interferitzen dute soilik, ez partikulak.

Eztabaida historiko baten amaiera zela zirudien. Argia partikulez osaturik dago -fotoiak- edo uhina da? 100 bat urte geroago, fisika modernoaren atarian, eztabaidak berdinketan amaitu zuen. Argiak izaera bikoitz adu. Batzuetan uhina da baina, beste batzuetan, partikulez osaturik balego bezala ibiltzen da. Hori ulertzeko erraza ez bada, 1923an Louis de Brogliek materiak ere izaera bikoitza duela proposatu zuen.

Honen harira dator Feynman-en esperimentu mentala. Youngen zirrikitu bikoitzaren esperimentua partikulekin ere egin ahal dela bota zuen eta, horrela, materiaren izaera bikoitza agerian jarriko zela. Feynman-en esperimentuan elektroiak nahiko gertu dauden biz irrikituren aurka jaurtitzen dira. Elektroiak, uhinak bezala, zirrikitu bietatik pasa eta interferentzia diagrama bat jasok ozen bigarren pantaila batean. Feynman-en 50ko hamarkadan egin zuen bere proposamena, inoiz egingo ez zela pentsatuz. Baina 1961-ean Claus Jönssonek lortu egin zuen.

Akira Tonomurak -Pier Giorgio Merliren aurrek olan batzuk baieztatuz- burutu zuen Feynmanen esperimentuaren bertsiorik sailena. Zirrikitu bikoitz baten aurka elektroiak banaka jaurtitzea lortu zuen. Horrela elektroi bakoitzak bere buruarekin besterik ezingo zuen interferitu. Hau da, elektroi batek zirrikitu biak zeharkatzen ditu eta, beste aldean, bere buruarekin interferitzen du, interferentzia diagrama bigarren pantaila batean jasoz.

Baina orain dator harrigarriena. Demagun benetan zein zirrikitutik pasa den elektroia jakin nahi dugula, partikula detektagailu batekin, adibidez. Orduan interferentzia diagrama desagertu egiten da, elektroia partikula bezala dabilelako. Nolabait, elektroia konturatu egiten da begira gaudela eta bere izaera aldatu egiten du. Behatzaileak eragina du, beraz, gertaeran. Tranpa ugari asmatu dituzte fisikariek elektroia nondik pasa den jakiteko bere gainean eraginik izan gabe. Alferrik.

Esperimenturi buruz gehiago jakin nahi izanez gero, ikusi bideo hau:

Behin esperimentuaren bertsio ederrago bat irakurri genuen nonbaiten. Baina ez dakigu inoiz egin den. Bertsio horretan mundu osoko laborategi piloak hartzen du parte. Bakoitzean esperimentua elektroi bakar batekin egiten da. Elektroiak zirrikituak uhin bezala zeharkatu, bere buruarekin interferitu eta bigarren pantaila batean jotzen du. Argia bezala, elektroia batzuetan uhin bezala ibiltzen da eta partikula bezala beste batzuetan. Bigarren pantailan jotzen duenean, partikula bezala egiten du. Hau da, laborategi bakoitzak elektroi baten inpaktu bat besterik ez du jasoko. Non dago, orduan, interferentzia diagrama? Laborategi guztietako emaitzak pantaila bakar batean jarriz azaltzen da. Bikaina!!!

Goazen, azkenik Schrödinger katuarekin. Schrödingerren katua Erwin Schrödinger-ek proposatutako esperimentu mentala da, Niels Bohr, Heisenberg eta beste batzuk proposatutako fisika kuantikoaren Copenhaguengo interpretazioaren ilogikotasuna agerian ipintzeko. Ez Schrödinger, ez Einsteinekez zuten mundu kuantikoa erreal bezala onartzen. Teoria osatu gabe zegoela pentsatzen zuten. Eta Schrödingerrek mundu kuantikoa absurdo adela agerian jartzeko planteatu zuen bere esperimentua. Bada jadanik, azaltzeko ordua.

Schrödingerrek katu bat bizirik kutxa itxi batean sartzea proposatzen du. Ezin dugu, kanpotik, barruan gertatzen denaren berri izan. Kaxa barruan, gas pozoitsu bat, partikula erradiaktibo bat desintegratzen bada soili kaskatuko dena. Kutxa itxi eta demagun ordu betez luzatzen dela esperimentua. Eta suposa dezagun denbora tarte horretan partikula desintegratzeko %50eko probabilitatea dagoela. Desintegrazio horrek fisika kuantikoaren legeak jarraitzen ditu. Primeran datorkigu, gertatuko dena ulertzeko, elektroiaren difrakzioa zirrikitu bikoitzean. Han elektroiak %50 probabilitatea zuen zirrikitu batetik edo bestetik pasatzeko. Inor kez badu begiratzen, elektroia bietatik pasatzen da, uhin bezala. Baina norbaitek nondik pasa den begiratzen du, posibilitate bietako bat erreal bihurtzen da. Gauza bera gertatzen da katuarekin. Kutxa zabaldu arte, katua hilda eta bizirik dago. Ez da behatzaile batek parte hartzen duenerarte katua bizirik edo hilda dagoela. Baina katua hilda etab izirik egotea ez da alegiazko gauza bat. Elektroiak zirrikitu biak zeharkatzen dituen bezala, katua hilda eta bizirik dago.

Posible da esperimentuari buelta gehiago ematea. Baina asuntoa okerrera doa. Katuak behatzaile bezala kontatzen du? Eta, kutxa zabaldu ordez, barrukoaz inta batean grabatu eta hurrengo egunean ikusten badugu? Zinta ikustea kutxa zabaltzearen ordezkoa da eta, beraz, katua hilda eta bizirik dago. Momentu horretaraino.

Horregatik, besteak beste, ez zituen Einsteinek fisika kuantikoaren ondorioak onartzen. Eta hor bota zuen bere esaldi famatuenetarikoa: Jainkoak ez du dadotan jokatzen. Urte mordoa pasa da ordutik ona. Kuantikak froga guztiak gainditu ditu gaur egunerarte. Jainkoak dadotara jokatzen jarraitzen duela dirudi. Ez bakarrik hori. Stephen Hawkinsek dioen bezala: jainkoak dadotan jokatzen du. Eta guk ikusten ez dugun lekura botatzen ditu dadoak, gainera.

Katuaren esperimentuaren Redes-eko bideo bat jarraian.

Schrödingerren katuarekin loturiko humore apur bat amaitzeko. The Big Bang Theory serieko zati bat da. Benetan ona serie hau. Zoritxarrez Antena 3ek erosi du eta maltratatzen ari da. Udan hasi ziren emititzen, baina berehala kendu zuten. Antena Neox-etik jarraitu ahal dugu orain. Gaztelaniarako itzulpena hegoamerikan egindakoa dirudi eta gauza batzuk ez dira oso ondo ulertzen. Baina pena merezi du, oso ona delako.