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El Principio de Incertidumbre

El-Principio-de-Incertidumbre-1.jpg Kim Steele/Photodisc/Thinkstock

El principio de Incertidumbre fue descubierto y formulado por el científico alemán Werner Karl Heisenberg en 1927, Premio Nobel de física en 1932, por su contribución a la teoría cuántica versión matricial.

Formulación del Principio

La incertidumbre en la posición de una partícula multiplicada por la incertidumbre en su velocidad y a su vez multiplicada por la masa de la partícula, nunca puede ser menor que una cantidad que conocemos como constante de Planck y cuyo valor es:  6.63x10-34 J*s.

Consecuencia en el Determinismo

Consiste en no poder conocer ciertas cantidades como la posición y la velocidad de una partícula con precisión simultánea, es decir, si quisiéramos conocer la posición de un electrón con precisión en un determinado instante, es necesario iluminarlo con luz, utilizando un cuanto de energía de un fotón, el cual producirá presión sobre dicha partícula (electrón), alterando el valor de su velocidad.

El-Principio-de-Incertidumbre-3.jpg Hemera/Thinkstock

Recíprocamente si quisiéramos medir con precisión el valor de su velocidad debemos utilizar una cantidad menor de energía al iluminarlo, lo cual influye en su localización, afectando de esta manera el valor de su posición. Además no se puede utilizar una cantidad arbitraria o menor que la constante de Planck, Esto incluso significa, que siempre ambas cantidades serán afectadas, puesto que en ambos casos es necesario el cuanto de energía. De esta manera si no podemos conocer su posición y velocidad en el presente, mucho menos será posible conocerlas en el futuro; por cuanto los estados futuros quedan indeterminados, en tal caso el principio de incertidumbre es el límite entre la Física cuántica y la Newtoniana.

En la física clásica, incluso en la relativista, es posible conocer posición y velocidad con alto grado de precisión. Un ejemplo de esto es el caso de los asteroides que impactaron en el planeta Júpiter, cuando los astrónomos revelaron su posición y velocidades antes del impacto, utilizando la ley de la gravedad de Newton y sus leyes de la mecánica clásica, pudieron conocer su velocidad y posición así como el tiempo en que ocurriría el impacto.

El-Principio-de-Incertidumbre-2.jpg Jason Reed/Photodisc/Thinkstock

Dualidad Onda – Partícula

El principio de incertidumbre es una consecuencia del principio de la dualidad onda – partícula, por ejemplo, las partículas cuando viajan se comportan como ondas y no puede establecerse su posición, pero cuando intercambian su energía con otra partícula u objeto entonces se comportan como partículas y puede establecerse su posición, sin saber nada sobre su velocidad.

Ejemplo de esto es el experimento de la doble rendija. Cuando hacemos pasar un haz de luz o de electrones a través de dos rendijas y una pantalla detrás de esta se produce un patrón de interferencia al atravesar las rendijas y cuando impacta con la pantalla que se encuentra detrás, la onda deja huellas puntuales en la pantalla; apreciándose así su posición sin poder conocer la velocidad en el impacto.

Consecuencia del Principio de Incertidumbre

Tanto el efecto casimir, como la energía del punto cero y el principio de exclusión, entre otras, son consecuencias del principio de incertidumbre, así como el hecho  de que no  ha sido posible ensamblar la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad general, pues esta última no incorpora dicho principio.


Fuentes:
Curso abreviado de mecanica cuantica L Landau. E. Lifshitz
Libro 2 Fisica para la ciencia y la tecnologia tripler/Mosca.
Mecanica cuantica relativista y estructura de la materia.

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Comentarios

2 Comentarios

Gracias por la buena información. Esta excelente.

Dom, 2013-03-17 22:52

excelente

Sáb, 2013-05-25 11:36