Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics, but he's most famous for something he never actually did: a thought experiment involving a cat. He imagined taking a cat and placing it in a sealed box with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour. At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?" Common sense suggests that the cat is either alive or dead, but Schrödinger pointed out that according to quantum physics, at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead, at the same time. It's only when the box is opened that we see a single definite state. Until then, the cat is a blur of probability, half one thing and half the other. This seems absurd, which was Schrödinger's point. He found quantum physics so philosophically disturbing, that he abandoned the theory he had helped make and turned to writing about biology. As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real. In fact, it's essential. If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once, the computer you're using to watch this couldn't exist. The quantum phenomenon of superposition is a consequence of the dual particle and wave nature of everything. In order for an object to have a wavelength, it must extend over some region of space, which means it occupies many positions at the same time. The wavelength of an object limited to a small region of space can't be perfectly defined, though. So it exists in many different wavelengths at the same time. We don't see these wave properties for everyday objects because the wavelength decreases as the momentum increases. And a cat is relatively big and heavy. If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System, the wavelength of a cat running from a physicist would be as small as an atom within that Solar System. That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat. A tiny particle, like an electron, though, can show dramatic evidence of its dual nature. If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier, each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant, like a particle. But if you repeat this experiment many times, keeping track of all the individual detections, you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior: a set of stripes - regions with many electrons separated by regions where there are none at all. Block one of the slits and the stripes go away. This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits at the same time. A single electron isn't choosing to go left or right but left and right simultaneously. This superposition of states also leads to modern technology. An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit. Bring two atoms close together, and the electrons don't need to choose just one atom but are shared between them. This is how some chemical bonds form. An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B. As you add more atoms, the electrons spread out more, shared between vast numbers of atoms at the same time. The electrons in a solid aren't bound to a particular atom but shared among all of them, extending over a large range of space. This gigantic superposition of states determines the ways electrons move through the material, whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor. Understanding how electrons are shared among atoms allows us to precisely control the properties of semiconductor materials, like silicon. Combining different semiconductors in the right way allows us to make transistors on a tiny scale, millions on a single computer chip. Those chips and their spread out electrons power the computer you're using to watch this video. An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos. At a very deep level, though, the Internet owes its existance to an Austrian physicist and his imaginary cat.
El físico austriaco Erwin Schrödinger es uno de los fundadores de la mecánica cuántica, pero es más famoso por algo que en realidad nunca lo hizo: un experimento mental que implica un gato. Se imaginó poner a un gato en una caja sellada con un dispositivo que tiene un 50% de probabilidades de matar al gato en la siguiente hora. Al final de esa hora, pregunta: "¿Cuál es el estado del gato?" El sentido común sugiere que el gato está vivo o muerto, pero Schrödinger señaló que según la física cuántica, justo antes de abrir la caja, el gato está a partes iguales vivo y muerto, al mismo tiempo. Es solo cuando se abre la caja que vemos un solo estado definido. Hasta entonces, el gato es una borrosa definición de probabilidad, una mitad una cosa y otra mitad la otra. Esto parece absurdo, que era el punto de Schrödinger. Encontró la física cuántica tan filosóficamente inquietante, que abandonó la teoría que había ayudado a crear y pasó a escribir de biología. Por absurdo que pueda parecer, el gato de Schrödinger es muy real. De hecho, es esencial. Si los objetos cuánticos no pudieran estar en dos estados a la vez, la computadora que usas para ver esto no podría existir. El fenómeno cuántico de la superposición es una consecuencia de la naturaleza dual de partícula y onda de todo. Para que un objeto tenga una longitud de onda, debe extenderse sobre alguna región del espacio, es decir que ocupa muchas posiciones al mismo tiempo. La longitud de onda de algo limitado a un pequeño espacio no puede ser perfectamente definida. Por tanto, existe en muchas longitudes de onda diferentes al mismo tiempo. No vemos las propiedades ondulatorias de los objetos cotidianos porque la longitud de onda disminuye a medida que aumenta el impulso. Y un gato es relativamente grande y pesado. Si tomamos un solo átomo y lo inflamos hasta el tamaño del Sistema Solar, la longitud de onda del gato escapándose del físico sería tan pequeña como un átomo dentro de ese sistema solar. Es Indetectable, así que nunca veremos el comportamiento de onda de un gato. Pero algo pequeño, como un electrón, puede mostrar evidencia drástica de su naturaleza dual. Si disparamos electrones, uno a uno, hacia dos ranuras estrechas en una barrera, se detecta el electrón en el otro extremo en un solo lugar en un momento específico, como una partícula. Pero si se repite esto muchas veces y se siguen todas las detecciones individuales, verás un patrón característico del comportamiento de las ondas: un conjunto de rayas, regiones con muchos electrones separados por regiones donde no los hay para nada. Si bloqueas una de las rendijas, las rayas desaparecen. Esto muestra que el patrón es resultado de que cada electrón pasó ambas rendijas al mismo tiempo. Cada electrón no elije ir a la izquierda o a la derecha sino a la izquierda y la derecha al mismo tiempo. Esta superposición de estados también nos lleva a la tecnología moderna. Un electrón cerca del núcleo de un átomo existe en un ancho de longitud de onda. Pon dos átomos muy juntos y los electrones no tienen que escoger un solo átomo sino que se comparten entre ellos. Así es como se forman algunos enlaces químicos. Un electrón en una molécula no está solo en el átomo de A o el B, sino en A + B. Al ir agregando más átomos, los electrones se propagan más, compartiendo un gran número de átomos al mismo tiempo. Los electrones en un sólido no están vinculados a un átomo concreto sino que son compartidos entre todos, extendiéndose sobre un amplio espacio. Esta superposición gigantesca de estados determina las formas como los electrones se mueven a través del material, sea un conductor, un aislante o un semiconductor. Entender cómo se comparten los electrones entre los átomos permite controlar con precisión las propiedades de los semiconductores, como el silicio. Combinar diferentes semiconductores correctamente nos permite hacer transistores a una muy pequeña escala, millones en un solo chip de ordenador. Esos chips y su propagación de electrones alimentan el ordenador que estás utilizando para ver este video. Una vieja broma cuenta que el Internet existe para poder intercambiar vídeos de gatos. Sin embargo, en un nivel muy profundo, Internet debe su existencia