¿Qué es la incertidumbre en la mecánica cuántica?

Imagina que alguien toca una tecla en el piano e intentas adivinar de qué se trata;

Presionan la nota y la sostienen por un segundo. Fácil, es una C media, vibra 261 veces en ese segundo, el mismo número que para una C media, por lo que está bastante seguro de cuál es la nota.

Luego la nota se reproduce nuevamente, pero mucho más rápido, digamos 0.1 segundos. Ahora solo vibró 26 veces, pero aún puede estar bastante seguro de lo que era.

Ahora se reproduce la nota, pero solo por 0.01 segundos. ¿Cuántas veces vibró esta vez? La lógica dice 2.6, pero eso no tiene sentido. ¿Fueron 2 veces o 3?

Esta vez, debido a que es por un período tan corto, no podemos estar seguros de la frecuencia. Podría haber sido una C media, pero podría haber sido fácilmente una B o una D. Es por eso que un sonido de clic muy corto no sonará como si tuviera un tono exacto, porque no es realmente una nota, solo una rápida ‘ bache’.

Ahora, ¿cómo se aplica esto a la física cuántica? Las partículas de pozo actúan como ondas en la mecánica cuántica, y en un sentido básico, su posición está definida por la posición de la onda, y su momento está definido por la frecuencia (cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el momento).

Entonces, cuando tienes una partícula en la que conoces el impulso, pero realmente no conoces la posición, es como la media-c larga de un segundo: el tono es bien conocido porque es una onda larga y tiene muchas vibraciones, pero debido a que es una onda larga y la partícula podría estar en cualquier lugar a lo largo de esa onda, la posición no se conoce muy bien.

Compare eso con la nota larga de 0.01 segundos. Ahora la posición se conoce bastante bien, porque la onda es corta, y sabemos que la posición está en esa área en algún lugar, que es mucho más pequeña. Sin embargo, debido a que la onda es más corta, estamos menos seguros acerca de la frecuencia, por lo que el momento tampoco se conoce y podría en un rango mucho mayor.

El punto principal es que es un aspecto fundamental de la naturaleza que no se pueden conocer ambos al mismo tiempo, con una alta precisión, no es solo un efecto del equipo de medición. No puede tener una onda donde la longitud sea corta y la frecuencia se conozca con precisión, incluso en principio.

Fuente: ELI5: El Principio de Incertidumbre de Hiesenburg • r / explicar como imitar

La incertidumbre puede ser una de varias condiciones. Podría ser un instrumento de medición limitado o un error. Podría ser que la posición o el momento real de una partícula sea de naturaleza ondulatoria, por lo que medir ambos depende del número de términos de una serie de Fourier que se detecten (esto coincide con el Principio de Heisenberg) (interpretación tradicional de la mecánica cuántica).

O la partícula de Bohm Interpretation tiene una posición y un momento definidos en todo momento como lo hace la física clásica. La matemática de Bohm deriva la ecuación de Schrodinger de QM asumiendo un error de límite de medición.

Sin embargo, el experimento fotoeléctrico mostró una pendiente discontinua que midió la constante de Plank (h) lo que implica pasos de energía discretos. No rechazas el experimento, el experimento rechaza los modelos.

La forma de evitar esto en la Interpretación de Bohm es postular que la partícula tiende al mínimo de la onda en el éter / plenum. La onda tiene una longitud de onda que luego forma las partículas en posiciones discretas. Esto está muy cerca de la física clásica sin toda la rareza de la QM tradicional.

More Interesting

¿Es correcto afirmar que dos eventos no pueden suceder simultáneamente porque el principio de incertidumbre de Heisenberg limita nuestra capacidad de conocer sus condiciones iniciales?

¿Podemos hablar de la intensidad de un fotón?

Si la masa es relativa a la velocidad, ¿puede la masa de, por ejemplo, un automóvil ser más en relación con un automóvil estacionado, y menos que un automóvil más rápido?

¿Cómo es especializarse en física cuántica?

¿Qué significa la pequeña 'e' en la ley de Planck de radiación de cuerpo negro?

¿Cómo podemos estar seguros de que los electrones realmente orbitan el núcleo de la manera que aprendimos?

¿Qué implica el trabajo diario de un físico cuántico?

¿Es cierto que la incertidumbre de Heisenberg implica que cuanto más partículas energéticas son, más cortas son? ¿Por qué?

Quiero aprender la mecánica cuántica por mi cuenta. ¿Cómo debo comenzar?

¿Cuál es la hipótesis de De Broglie?

Como estudiante de física en UIUC, ¿debo tomar álgebra lineal aplicada (destinada a todos los ingenieros) o álgebra lineal abstracta?

¿Cuáles son las diferencias entre termodinámica, mecánica estadística y mecánica cuántica?

¿La naturaleza dual de las partículas microscópicas tiene algo que ver con el principio de incertidumbre de Heisenberg?

¿Hay un lugar en la tierra donde el tiempo realmente se ralentiza?

¿Cuánta confianza tiene la comunidad científica en que el tiempo de Planck es la duración más corta posible de un evento?