Erwin Schrödinger y la ecuación que describe un nuevo mundo

Por Elías Cobá

Después de participar en las filas del ejército austriaco en la primera guerra mundial, Schrödinger regresó en 1918 para revelar secretos de la física cuántica.

Paul Dirac, Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger. Créditos: TheCampaignForRealPhysics / Wikimedia Commons / CC BY 4.0
Paul Dirac, Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger. Créditos: TheCampaignForRealPhysics / Wikimedia Commons / CC BY 4.0

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger fue un físico y filósofo reconocido por sus aportes a la mecánica cuántica.

Nació en Viena, Austria, el 12 de agosto de 1887 y estudió la carrera de Física en la Universidad de Viena entre 1906 y 1910, año en que se vio obligado a detener su vida académica para cumplir con el servicio militar. No fue hasta la finalización de la Primera Guerra Mundial, en 1918, que volvió a la misma universidad para retomar su carrera científica. Tres años después, consiguió el puesto de jefe del departamento de física de la prestigiosa Universidad Zúrich (en Suiza).

En 1933, el físico británico Frederick Lindemann lo invitó a acompañarlo al Magdalen College de la Universidad de Oxford. Schrödinger y su esposa salieron de vacaciones al Tirol del Sur, desde donde pasaron directamente a Oxford. Poco después de llegar, ambos descubrieron que Schrödinger había sido galardonado con el Premio Novel de Física, junto con Paul Dirac, “por el descubrimiento de nuevas formas productivas de la teoría atómica”.

Diploma del premio nobel de Erwin Schrödinger. Créditos: © Mosbatho / CC BY 4.0
Diploma del premio nobel de Erwin Schrödinger. Créditos: © Mosbatho / CC BY 4.0

La ecuación de Shrödinger y un Premio Nobel

Durante su estancia en Zúrich, Erwin trabajaba en el estudio de la mecánica cuántica de ondas, lo cual, en 1926, derivó en la famosa ecuación de Schrödinger que se conoce hoy en día: una ecuación matemática que relaciona la energía de una partícula con la función de onda de la misma. Una manera práctica de describir cómo se comportan los sistemas cuánticos, mostrando características de onda y partícula. Esta ecuación marcó un antes y un después en la física, y por ello recibió el Premio Nobel en 1933.

La solución de esta ecuación está dada por la ecuación de onda Ψ(x,y,z,t).
La solución de esta ecuación está dada por la ecuación de onda Ψ(x,y,z,t).

Schrödinger también utilizó ecuaciones matemáticas para determinar la probabilidad de localizar un electrón en una región del átomo. Este modelo se conoce como modelo mecánico-cuántico del átomo y se caracteriza por no definir una ruta exacta de un electrón, sino que predice probabilidades de ubicación.

Podemos imaginar este modelo como un núcleo rodeado de nubes más o menos densas de electrones, donde las más densas tienen mayor probabilidad que se ubique ahí un electrón. Esto es lo que hoy en día conocemos como orbitales atómicos. Los modelos matemáticos de Schrödinger fueron un avance más en la caracterización de la materia y la mecánica cuántica.

El gato de Schrödinger

En 1935, tras un intenso intercambio de cartas con Einstein, Schrödinger ideó su famoso experimento mental: el gato de Schrödinger, con el que pretendía ilustrar un problema de aplicar la teoría cuántica a nuestra realidad cotidiana, pues plantea una situación en la que el gato estaría al mismo tiempo vivo y muerto. Igual que el principio de incertidumbre de Heisenberg, el gato de Schrödinger dio lugar a una multitud de interpretaciones físicas y filosóficas que poco tenían que ver con las intenciones del autor.

El experimento plantea una situación hipotética en la que metemos a un gato dentro de una caja opaca cuyo interior no podemos ver. Junto al gato, hay un recipiente lleno de un gas venenoso y un martillo conectado a una fuente radioactiva.

La finalidad de este experimento era explicar la paradoja de superposición de los estados de la física cuántica. Es decir, que las partículas estén en dos estados a la vez. Créditos: Master of the Universe 322 / Wikimedia Commons / CC BY 4.0
La finalidad de este experimento era explicar la paradoja de superposición de los estados de la física cuántica. Es decir, que las partículas estén en dos estados a la vez. Créditos: Master of the Universe 322 / Wikimedia Commons / CC BY 4.0

Es posible que, tras pasar un periodo de tiempo y debido a la desintegración radiactiva de los átomos, el martillo se active, rompa el recipiente y se libere el gas venenoso. Una situación que mataría al gato. Pero también es posible que esto no ocurra y el gato viva. Así pues, hasta que no se abra la caja, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Eso es la superposición de estados. Una paradoja. Y es que, aunque el planteamiento esté bien hecho, el experimento no puede llevarse a cabo.

¿Qué es la vida?

Erwin Schrödinger en 1933.
Erwin Schrödinger en 1933.

En 1944, Schrödinger publicó su libro “¿Qué es la vida?”, en el que se dirigió a un público no especializado para la labor de explicar el código genético desde su percepción, planteando por primera vez que éste contiene, en una molécula compleja, la información necesaria para crear seres vivos. Durante el año 1943, impartió un ciclo de conferencias que cambió el estudio de la biología, viendo la vida a través del prisma de la física.

Edwin Schrödinger falleció en Viena en 1961, a los 73 años, de tuberculosis.

Referencias