Diferencia entre revisiones de «Física/Física moderna/Principio de incertidumbre de Heisenberg»

 
== Explicación cualitativa ==
En física clásica, consideramos que tenemos un sistema completamente caracterizado si conocemos las posiciones y el momento de todas sus partículas en un instante dado. Al analizar mentalmente un sistema que constara de un sólo electrón Heisemberg seHeissemberg encontró con que cuandopara tratamostratar de determinar la posición de esteun electrón con exactitud se necesitannecesitarían fotones de alta frecuencia que modificanal enormementeinteraccionar lacon velocidadel deelectrón laalterarían partículasignificativamente su velocidad. CuandoPara tratamostratar de determinar elsu momentovelocidad con exactitud necesitamoshabría que utilizar fotones de baja energía, que alterenalterasen mínimamente la velocidad de la partícula, pero estos fotones nos dandarían una visión demasiado "borrosa" de la posición. NoEn suma, encontró que no existeexistía un compromiso posible que nos permitapermitiera medir con precisión ambas variables.
 
PodemosEn generalizar diciendo quegeneral, cuando un sistema es lo suficientemente pequeño, no existen métodos físicamente posibles de observarlo sin alterar considerablemente su estado. PorVolviendo ejemplo,sobre siel deseamosejemplo observar una partícula subatómicaanterior, tendremospara que hacer incidir sobre ésta un fotón. Para que este fotón incida sobre eluna electrónpartícula deberá tener una longitud de onda máxima igual al diámetro delde electrón,esa opartícula (en caso contrario nola llegarápartícula aresulta interaccionartransparente conal élfotón) para poder interaccionar. Sabemos que la energía de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda, en concreto:
En física clásica, consideramos que tenemos un sistema completamente caracterizado si conocemos las posiciones y el momento de todas sus partículas en un instante dado. Al analizar mentalmente un sistema que constara de un sólo electrón Heisemberg se encontró con que cuando tratamos de determinar la posición de este electrón con exactitud se necesitan fotones de alta frecuencia que modifican enormemente la velocidad de la partícula. Cuando tratamos de determinar el momento con exactitud necesitamos utilizar fotones de baja energía, que alteren mínimamente la velocidad de la partícula, pero estos fotones nos dan una visión demasiado "borrosa" de la posición. No existe un compromiso posible que nos permita medir con precisión ambas variables.
 
Podemos generalizar diciendo que cuando un sistema es lo suficientemente pequeño, no existen métodos físicamente posibles de observarlo sin alterar considerablemente su estado. Por ejemplo, si deseamos observar una partícula subatómica, tendremos que hacer incidir sobre ésta un fotón. Para que este fotón incida sobre el electrón deberá tener una longitud de onda máxima igual al diámetro del electrón, o en caso contrario no llegará a interaccionar con él. Sabemos que la energía de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda, en concreto:
 
E = h c / λ
 
El Principio cuantifica la máxima precisión que podemos obtener de una observación: el error total en nuestranuestras medidamedidas simultánea del estado de un sistema seraserá siempre como mínimo igual a la constante de Planck. Recordemos que esta constante, de manera muy significativa, resulta corresponder al cuanto mínimo de acción, esto es, la acción mínima que se puede ejercer sobre un sistema.
 
Para comprender este principio es imprescindible que reflexionamos acerca del proceso que denominamos "observar" o "medir". En un experimento, cuando tratamos de extraer información de un sistema utilizamos un aparato de medida, que al entrar en contacto con el sistema observado, es alterado por éste. Debemos escoger nuestro aparato de medida de manera que esa alteración sea despreciable en comparación a la magnitud de lo que estamos midiendo. Por ejemplo, imaginemos que queremos medir la temperatura de un líquido caliente e introducimos en él un termómetro: el líquido cede parte de su calor al mercurio de nuestro termómetro. Esta cesión de calor ha disminuído en efecto la temperatura del líquido, pero siempre que haya una cantidad de líquido suficiente, el error cometido en la lecturamedida será despreciable: la energía intercambiada con el aparato de medida es despreciable en comparación a la energía del sistema que deseamos medir. Cuanto más pequeño y livianolivianos sea lo que queremos medir, necesitaremos aparatos más sutiles, que alteren mínimamente el sistema. Pero cuando queremostratamos de observar el mundo de las partículas subatómicas, nos encontramos con quela noimposibilidad existenfísica mecanismosde tanconstruir aparatos más sutiles que nosel permitansistema observarlasque sin modificarlas de maneraestamos significativaestudiando.
 
== Consecuencias del principio ==
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