La Magdalena de Schrödinger

Hace 75 años que un premio Nobel de Física, conocido por una revolucionaria teoría que implica a un gato y un átomo, visitó la Universidad Internacional Menéndez Pelayo, en Santander, para ilustrar a los estudiantes españoles sobre las teorías que transformaron el mundo de la física. La nueva mecánica ondulatoria, se llamaba el curso que dictó el austriaco Erwin Schrödinger (Viena, 1887-1961), a quien ahora la Universidad ha homenajeado con un nuevo ciclo de conferencias en el que han participado premios Nobel, profesores de Física e investigadores del laboratorio europeo de física de partículas CERN.

«La física cuántica es la responsable del 80% del PIB de EEUU»

Era el verano de 1934. En el recuento de los logros de la Segunda República, la renovación del sistema educativo ocupa un lugar central. Los vientos de la Institución Libre de Enseñanza no sólo transformaron los colegios del país entero, sino que llevaron también la cultura al Palacio de la Magdalena.

En 1933, el poeta Pedro Salinas fue el encargado de animar este centro de encuentro de los mejores estudiantes de las facultades españolas con profesores que traían en sus equipajes la nueva ciencia europea. En su segundo año de vida, el tema vertebrador de las conferencias fue el siglo XX, del que ya había transcurrido un tercio. Y puesto que 1900 había comenzado con la hipótesis cuántica de Max Planck y, poco tiempo después, Albert Einstein había formulado las leyes de la relatividad, la física y las matemáticas tenían que un papel protagonista en el Palacio.

Las bases de la nueva ciencia físico-matemática fue el nombre elegido para una serie de cursos en los que Maurice Fréchet y Esteban Terradas hablaron sobre probabilidad, y Blas Cabrera, que había sucedido a Ramón Menéndez Pidal como rector de la Universidad Internacional de Verano, presentó las bases de la relatividad y de la estructura atómica. Pero la estrella indiscutible del curso fue Schrödinger, ese hombre entusiasta y de aspecto algo extravagante que había recibido el premio Nobel de Física, junto con Paul Dirac y Werner Heisenberg, el año anterior.

Como señaló durante su intervención en el homenaje Luis Álvarez Gaumé, director de la división de Física Teórica del CERN, además de sus contribuciones decisivas a la creación de una de las ramas de la mecánica cuántica, el bagaje humanista y las inquietudes filosóficas de Erwin Schrödinger lo convertían en el profesor perfecto para un curso de divulgación.

La teoría del gato pone de manifiesto las paradojas de la mecánica cuántica

En seis conferencias, el entonces investigador de Oxford comenzó explicando cómo el descubrimiento, en apariencia inocente, de que la energía de un sistema no puede aumentar o disminuir de forma arbitraria cambió radicalmente la concepción de la naturaleza. Con intención de resolver algunas de las cuestiones que los primeros trabajos de Max Planck y Niels Bohr dejaban sin respuesta, Schrödinger introdujo una herramienta matemática, la función de onda, cuyas propiedades desgranó en La Magdalena.

Aunque no se conserve testimonio alguno, no es del todo arriesgado suponer que durante las discusiones sobre la desaparición del concepto de causalidad en la mecánica cuántica que tuvieron lugar en Santander, el austriaco pudo concebir por vez primera la paradoja del gato que se asocia desde 1935 a su nombre.

El gato de Schrödinger es un experimento mental ideado por el físico austriaco en 1935 para poner de manifiesto las paradojas de la mecánica cuántica. Imaginemos una caja cerrada opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso y un átomo, cuya desintegración produce la ruptura de la bombona y la muerte del gato. Si la probabilidad de que el átomo se desintegre en un determinado periodo de tiempo es del 50%, mientras no se abra la caja, el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo. Sólo al destaparla, el observador modifica la realidad y el gato estará vivo o muerto.

¿Qué ha cambiado en la física desde entonces? El premio Nobel Claude Cohen-Tannoudji y el profesor emérito de la Universidad de California James B. Hartle explicaron en Santander cómo, en menos de 50 años, se ha pasado de un conocimiento puramente teórico de los fenómenos cuánticos a la posibilidad real de manipular átomos para curar enfermedades o desarrollar sistemas criptográficos más seguros.

El profesor emérito de Física de la Universidad de California, James Burkett, recordó a su vez que el director asociado de la Fundación Nacional de la Ciencia, Michael Turner, "solía decir que la física cuántica es la responsable del 80% del PIB de EEUU". En ella, aseguró, se encuentra "el origen de los transistores y de la propia electrónica".

Existe la posibilidad real de manipular átomos para curar enfermedades

Sin embargo, la frase del físico estadounidense Richard Feynman ("creo que puedo decir, sin temor a equivocarme, que nadie entiende la mecánica cuántica") sigue siendo hoy válida. Los trabajos de Cohen-Tannoudji sobre enfriar y atrapar átomos mediante láseres de luz proporcionan un método que servirá, en el futuro, para ampliar el conocimiento del mundo atómico, pero son sólo la primera piedra de un trabajo que podría tener ocupados a los científicos durante los próximos cien años.

Treinta genios en una sola foto

Bruselas, octubre de 1927. Sería difícil lograr una fotografía con más genios juntos. 17 de los 29 retratados conseguirían ganar el premio Nobel (la única mujer, Marie Curie, también sería la única en lograrlo en dos ocasiones). Era el que se convertiría en el más célebre congreso de física de todos los tiempos, la quinta conferencia Solvay. Schrödinger, Planck, Heisenberg, Bohr, Pauli, Dirac, Born... Los padres de la mecánica cuántica, reunidos para discutir sus distintas, y a menudo opuestas, visiones sobre la naciente disciplina científica. Incapaz de aceptar las implicaciones del principio de incertidumbre de Heisenberg, Einstein formuló su conocido “Dios no juega a los dados”. Menos notoriedad alcanzó la respuesta de Bohr: “Einstein, deja de decirle a Dios lo que debe hacer”.