Principio de incertidumbre de Heisenberg

Primera parte

Introducción

• El principio de incertidumbre plantea algo novedoso para la ciencia de la época: la posibilidad de que algo no sea exacto.

• Es curioso escuchar algo así como “principio”, que está más bien asociado a una ley o a una certeza, seguido de la palabra “incertidumbre”, más asociada a algo dudoso.

• Suena paradójico…• … pero esta paradoja es la que hace interesante

la mecánica cuántica.

• Esta paradoja la creó el científico alemán Werner Karl Heisenberg.

• En el año 1927, Werner Heisenberg postula su principio.

• Fue apoyado por su destacado colega Niels Bohr.

• Y discutido por el no menos destacado físico Albert Einstein.

Niels Bohr

Albert Einstein

• Una muestra de la polémica que se generó en esa época es este diálogo que se dio entre Einstein y Bohr, en un hotel de Bruselas en el año 1927:

• Albert Einstein dice: “Dios no juega a los dados con el universo.”

• A lo que Niels Bohr dice: “Cualquiera que no esté choqueado por la Teoría Cuántica, no la ha entendido.”

• La imagen es un testimonio de dicho congreso en Solvay, Bruselas, en el año 1927.

EinsteinBohr

Heisenberg

Segunda parte

Principio de incertidumbre de Heisenberg

• Un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento (el producto de la velocidad por la masa) exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos resultados conlleva imprecisiones.

Un enunciado sencillo

• Podemos entender mejor este principio si pensamos en lo que sería la medida de la posición y velocidad de un electrón: para realizar la medida (para poder "ver" de algún modo el electrón) es necesario que un fotón de luz choque con el electrón, con lo cual está modificando su posición y velocidad; es decir, por el mismo hecho de realizar la medida, el experimentador modifica los datos de algún modo, introduciendo un error que es imposible de reducir a cero, por muy perfectos que sean nuestros instrumentos.

Ejemplo:

• Supongamos que frente a nosotros tenemos un electrón que va muy rápido, conocemos su velocidad, pero no sabemos en qué posición está en un momento dado.

Continuando

• Ahora, para saber dónde está, le sacamos una foto.

• Sabemos ahora donde está, pero no sabemos su velocidad, ya que al sacar la foto modificamos su momento o, en términos más prácticos, su velocidad.

Resumiendo:

• Si un electrón está moviéndose, podemos saber su velocidad, pero no su posición.

• Si sabemos su posición, no sabemos su velocidad.

• No podemos saber con certeza ambos datos al mismo tiempo.

• Esto último conlleva cierto grado de imprecisión.