Este Experimento te Dejará LOCO | La Doble Rendija
Hoy quiero que sientas algo especial.
Quiero que sientas el asombro, la confusión y la incredulidad que tuvieron los físicos
al explorar cómo se comportan los pequeños elementos que nos forman.
Quiero que veas lo extraordinario que es nuestro universo.
Quiero que descubras el mundo cuántico.
Que conste que el siguiente montaje no es invención mía, la leí en “El Enigma Cuántico”.
No comparto las opiniones expresadas en este libro, pero reconozco que sus explicaciones
son estupendas.
Sin más dilación, aquí va el experimento de la doble rendija...
Como nunca antes lo has visto.
Nuestro protagonista es un átomo.
Sí, no lo puedes ver, es que es muy pequeño.
Para eso tenemos este detector.
Lo activamos y… ¡aja!
luz verde, eso quiere decir que el átomo está ahí.
Bien, vamos a jugar con él pero, antes, dejadme que os enseñe el campo de pruebas.
Por orden: esta es la máquina del azar.
Su tarea simplemente es, cuando demos la orden, la de extraer un átomo y colocarlo al azar
dentro de una de estas dos cajas.
Sin trucos.
Las cajas son cajas ordinarias.
Tienen dos aberturas: una por arriba que nos permite meter el detector para saber si el
átomo está ahí o no, y una lateral que está enfrentada a una pantalla detectora.
Y es que el átomo dentro de la caja no para de moverse; de chocar contra las paredes.
Si abrimos la segunda abertura, el átomo acabará saliendo disparado y chocará contra
alguna parte de la pantalla.
En ese lugar aparecerá una marca.
Así sabremos donde ha impactado el agitado átomo.
Por supuesto, esta es una caricatura del experimento real.
Se ha quitado el “bla bla bla” técnico y se ha reducido el montaje a lo conceptual
para que se entienda mejor (por ejemplo, en vez de una pared con dos rendijas ahora tenemos
dos cajas).
El caso es que las conclusiones que vamos a sacar aquí (y creedme en esto) son las
mismas que las del experimento real.
Este se ha realizado y se sigue realizando en laboratorios de todo el mundo con resultados
iguales, dejándonos a los físicos locos.
Espero dejarte así a ti también cuando alcancemos el experimento número tres… pero vayamos
por orden.
Experimento número uno.
Vamos a comprobar lo que ya sabemos.
Activamos la máquina y el átomo es colocado aleatoriamente en una de las dos cajas.
No sabemos en cual.
Abramos una de ellas, la azul por ejemplo.
Abrimos por arriba, ponemos el detector y… ¡luz verde!
¡El átomo estaba en la caja azul!
Aun así, abramos la roja a ver que pasa… Vale, no pita, no hay nada en la caja.
Átomo en la azul, roja vacía.
Repitamos el proceso: activamos la máquina y tenemos un nuevo átomo colocado al azar.
Probamos suerte con la azul y… vaya, no dice nada el detector.
Parece que está vacía.
Abramos la roja entonces… ¡aja!
Luz verde.
Estaba aquí el átomo.
Azul vacía, Átomo en la roja.
Supongo que te imaginas que pasa si repetimos esto una... y otra... y otra vez.
Acabaremos con una lista en la que más o menos el cincuenta por ciento de los átomos
estaban en la caja roja y el otro cincuenta en la caja azul.
La máquina del azar hace bien su trabajo.
Y, por supuesto, cuando el átomo estaba en una caja la otra siempre estaba vacía…
porque un átomo no puede estar en dos cajas a la vez… ¿no?
Experimento número dos.
Juguemos con la pantalla.
Activamos la máquina y el átomo se distribuye en una de las cajas.
Esta vez vamos a abrir la abertura lateral de una de las cajas (por ejemplo, la roja)
y ver que pasa.
De repente, una marca aparece en la pantalla.
Abrimos la caja azul… y nada ocurre.
Ok, repitamos: activamos la máquina y esta vez abrimos la caja azul.
No pasa nada en la pantalla.
Abrimos la roja y… una marca aparece.
Si continuamos haciendo esto, la pantalla se nos llena de puntos.
Estos están colocados más o menos al azar excepto por dos concentraciones justo en frente
de las cajas, lo que es muy normal.
Es mucho más probable que el átomo salga de la caja de manera recta en vez de hacerlo
con bastante inclinación.
En cuanto a cuál apertura de caja ha producido una marca, tenemos resultados iguales a los
de antes: más o menos el cincuenta por ciento de las veces ha sido la caja roja y el otro
cincuenta la azul.
Lo que ha pasado aquí parece evidente: cuando hemos abierto la caja donde estaba el átomo,
este ha salido pitando y se ha chocado contra la pantalla.
Cuando hemos abierto la caja vacía… no ha pasado nada.
A veces tocaba en la roja, a veces tocaba en la azul.
Porque claro, el átomo no puede salir de las dos cajas… ¿no?
Experimento número tres.
Por último, vamos a abrir las aberturas de las dos cajas a la vez.
Al mismo tiempo.
Cargamos el átomo y… marca en la pantalla.
Repetimos; activamos la máquina, abrimos las dos cajas a la vez… y otra marca en
la pantalla.
En este punto, habré acabado con tu paciencia: piensas que lo que está pasando es obvio,
que el átomo está saliendo disparado de una de las dos cajas (ahora ya ni sabemos
cúal) y choca contra la pantalla, de modo que si lo hacemos muchas veces obtendremos
lo mismo que en el experimento número dos.
Es aquí donde el mundo cuántico nos pega un bofetón… Esto no ocurre.
Si repetimos la apertura simultánea de las dos cajas, nos encontramos este curioso patrón.
Las preguntas surgen solas: ¿por qué los átomos en vez chocar justo en frente de las
cajas deciden concentrarse en estas zonas?
Parece absurdo.
Supongo que los experimentales sospecharon que esto era causa de algo externo al laboratorio.
Por ejemplo, que en la habitación de al lado otros físicos estuvieran jugando con campos
magnéticos que estuvieran afectando a los átomos.
Así que les dijeron amablemente que se estuvieran quietos y, para asegurarse, decidieron probar
a alejar las cajas.
Y es que si cambias algo de tu experimento y los resultados no reaccionan, es una señal
muy fuerte de que hay una influencia externa provocando esos resultados.
Pero no es el caso: al separar las cajas y repetir el experimento, el patrón volvió
a aparecer pero con las concentraciones también más separadas.
Juntaron las cajas, y el patrón también se juntó.
Este parece un detalle muy tonto, pero lo cierto es que nos da a entender algo bastante
siniestro: que es como si el átomo estuviera en las dos cajas a la vez.
No que haya dos átomos, no que esté partido por la mitad.
El mismo átomo en los dos sitios.
Seguid mi razonamiento: si el átomo está en una de las cajas, cuando salga disparado
tiene que ir con mucha probabilidad a una de estas zonas.
Pero estos lugares de la pantalla dependen, como acabamos de ver, de la distancia entre
las cajas.
Y este es el gran problema: si el átomo sale de una caja no puede llevar ninguna información
de la otra caja.
No puede verse afectado por ella, porque es una caja que está vacía, que no interviene
de ninguna manera en esta tirada… Y, sin embargo, la información llega a la
pantalla.
Luego la única manera de que la separación entre cajas influya en el patrón es que ninguna
caja esté vacía, y el átomo se encuentre en las dos cajas a la vez.
Y, sí, es cierto que en el experimento número dos las concentraciones también se separan
si mueves las cajas.
La diferencia es que puedes saber muy bien a que caja pertenece cada disparo.
Si quitas una caja y repites el experimento obtienes una de esas dos concentraciones.
Este patrón es claramente la suma de dos patrones.
Pero esto no ocurre en el experimento número tres, tú aquí no puedes diferenciar de que
caja ha salido cada disparo.
Y, mucho menos, la suma de los patrones de cada caja sola NO coincide con el patrón
de abrir las dos cajas a la vez.
Es decir, que ambas cajas están actuando combinadas para fabricar el patrón… y la
única manera de que sus propiedades conjuntas se propaguen hasta la pantalla es que el átomo
tenga también esa información, estando de igual manera en ambas cajas.
En resumen: haciendo los experimentos uno y dos parece claro que el átomo está en
solo una caja, pero si hago el tres no me queda otra salida que aceptar que está en
las dos.
¿No es esto… contradictorio?
Salgamos de dudas: volvamos a hacer el experimento número tres pero poniendo dos detectores
al lado de las aberturas.
Así sabremos si el átomo sale de una caja o de las dos.
Activamos la máquina y empezamos.
Al principio parece que la idea del átomo en ambas cajas no era muy buena: a cada disparo
solo uno de los detectores se enciende.
El átomo sale solo de una caja.
Pero cuando parece que el mundo recobra el sentido, miramos la pantalla y bam.
No está el patrón de antes.
Quitamos los detectores, repetimos el experimento y volvemos a obtener el patrón del experimento
tres.
Los colocamos, repetimos el experimentos y obtenemos el patrón del experimento dos.
Insisto: cuando usamos los detectores, la única prueba que tenemos de que el átomo
está en ambas cajas desaparece, y en vez de eso sale un patrón que nos indica que
está en una.
¿Veis lo que está pasando aquí?
Solo cuando NO sabemos dónde está el átomo, como en el experimento tres sin detectores,
es cuando deducimos que el átomo está en las dos cajas.
Es como si el hecho de medir en que caja está el átomo, bien metiendo un detector por arriba
o por el lateral, o jugando a abrir una caja primero y luego la otra, fuera lo que provocara
que el átomo estuviera solo en una caja.
Esto es muy serio.
Creedme cuando os digo que nuestros Antiguos se partieron la cabeza intentando comprender
qué estaba haciendo el átomo; intentando encajar sus idea clásicas en los resultados
de un experimento que se reía de ellos.
Y la verdad es que se sigue riendo de nosotros, pues algunos de sus aspectos aún se siguen
discutiendo.
Por ejemplo: ¿cómo es que el átomo parece estar en las dos cajas?
¿hay que tomarse esto literalmente?
¿y que tenemos que ver los observadores en todo esto?
¿qué significa exactamente medir?
Sean cuales sean las respuestas, los físicos se dieron cuenta que había que reinventarse,
que había que crear una teoría radicalmente distinta con la que poder manejarse en este
extraño mundo.
Estoy hablando de la Mecánica Cuántica.
Hablaremos sobre ella en próximos vídeos.
Y, recuerda, si quieres más ciencia solo tienes que suscribirte, ¡y gracias por verme!
