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 Heissemberg encontró que para tratar de determinar la posición de un electrón con exactitud se necesitarían fotones de alta frecuencia, que al interaccionar con el electrón alterarían significativamente su velocidad. Para tratar de determinar su velocidad con exactitud habría que utilizar fotones de baja energía, que alterasen mínimamente la velocidad de la partícula, pero estos fotones nos darían una visión demasiado "borrosa" de la posición. En suma, encontró que no existía un compromiso posible que nos permitiera medir con precisión ambas variables.
 
En general, cuando un sistema es lo suficientemente pequeño, no existen métodos físicamente posibles de observarlo sin alterar considerablemente su estado. Volviendo sobre el ejemplo anterior, para que un fotón incida sobre una partícula deberá tener una longitud de onda máxima igual al diámetro de esa partícula (en caso contrario la partícula resulta transparente al fotón) para poder interaccionar. 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 esperar obtener de una observación: el error total en nuestras medidas simultánea del estadosimultáneas de undos variables sistemaconjugadas será siempre como mínimo igual a la constante de Planck dividida por un factor de 4Π. Recordemos que estala constante de Planck, de manera muy significativa, resulta correspondercorresponde al cuanto de acción, esto es, la acción mínima que se puede ejercer sobre un sistema.
 
Para comprender este principio es imprescindible que reflexionamos acerca delde los procesoprocesos que denominamos de "observarobservación" o "medirmedición". En un experimento, cuando tratamos de extraer información de un sistema utilizamosutilizando un aparato de medida, que, al entrar en contacto con el sistema observado, es alterado por éste. Debemos escoger nuestroel aparato de medida de manera que esa alteración sea despreciable en comparación a la magnitud de loaquello que estamos midiendo. Por ejemplo, imaginemos quesi queremos medir la temperatura de un líquido caliente e introducimos en él un termómetro:, el líquido cede parte de su calor al mercurio de nuestrodel termómetro. Esta cesión de calor hahace disminuído enque efectodisminuya la temperatura del líquido, pero siempre que haya una cantidad de líquido suficiente, el error que esa disminución produce en la medida será despreciable: la energía intercambiada con el aparato de medida es despreciableinsignificante encomparada comparación acon la energía del sistema que deseamos medir. Cuanto más pequeño y livianosliviano sease loel sistema que queremos medir, necesitaremos aparatos más sutiles, quedeben alterenser mínimamentelos elaparatos sistemade medida. PeroCuando cuandolo que tratamos de observar es el mundo de las partículas subatómicas,subatómico nos encontramos con la imposibilidad física de construir aparatos más sutiles que el sistema que estamoses objeto de estudiandoestudio.
 
== Consecuencias del principio ==
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