¿Es experimentalmente posible medir un observable exactamente, en el contexto del principio de incertidumbre?

La pregunta sugiere un error común con respecto al principio de incertidumbre. Pero comencemos diciendo que una cosa es teoría y otra es realidad experimental.

El principio de incertidumbre no dice realmente que no se pueda conocer con precisión la posición y el momento de una sola partícula. Usted puede. Solo considere que el principio de incertidumbre no se aplica al pasado, sino solo al presente y al futuro. Para cualquier partícula en el pasado, puede saber con precisión dónde estaba y qué impulso tuvo, al estudiar toda la información que imprimió en su entorno. No hay problema ahí.

Lo que dice el principio de incertidumbre es que, en principio, puede medir con precisión tanto la posición como el momento para una sola partícula, pero cuando hace lo mismo muchas veces para muchas partículas que se prepararon de manera idéntica, obtendrá diferentes mediciones para ellas. Y si traza los resultados en un gráfico, verá que para las partículas cuya medición de posición era la misma, su medición de momento muestra valores completamente diferentes, una gran divergencia en su momento. Y a la inversa para las partículas cuya medición de momento era la misma, su medición de posición muestra una gran divergencia de valores. Y verá la relación, cuanto más converge la posición, más diverge el impulso y viceversa. Por lo tanto, puede conocer los valores de posición y momento para una partícula en el pasado, pero eso es inútil si lo que quiere es predecir mediciones presentes o futuras para ambos valores del par conjugado.

Otra cosa son las limitaciones prácticas experimentales, las mediciones están limitadas por la tecnología y posiblemente por la física misma, por ejemplo, por la cantidad de energía que necesitamos poner o extraer de una partícula o sistema para obtener información sobre su estado. Pero en ciertas condiciones, ahora hay formas de adquirir información sobre un estado de partículas sin perturbarlo de ninguna manera, como las versiones más refinadas del experimento cuántico de elección retrasada o los experimentos sin interacción.

El principio de incertidumbre se aplica a pares de propiedades, como momento y posición, energía y tiempo, 2 componentes de momento angular, etc.

Por lo tanto, en general, puede medir algo con la precisión que desee, siempre que permita que otros observables se vuelvan cada vez más inexactos. Por ejemplo, si desea medir el momento con mucha precisión, debe dejar mucho espacio a las partículas.

Por supuesto, hay algunos límites prácticos tontos, como que no se puede medir la energía con tanta precisión que la incertidumbre del tiempo se vuelve más grande que la edad del universo, o no se puede medir el impulso con tanta precisión que la incertidumbre de la posición es más grande que el universo . Por lo tanto, no espere ver mediciones sin un valor de error en el futuro previsible.

En el contexto del principio de incertidumbre, sí. Absolutamente.

Tomemos, por ejemplo, el giro de un electrón. Va a estar arriba o abajo, y puedes medirlo exactamente, una y otra vez.

En este caso, lo que hace el principio de incertidumbre es informarle que no puede medir el giro en dos direcciones diferentes una y otra vez, obteniendo la misma respuesta cada vez. Una vez que mide el giro en una dirección, destruye información sobre el giro en otras direcciones. Dicho esto, el resultado de cualquier medición individual siempre será exactamente hacia arriba o hacia abajo.

No es experimentalmente posible medir ninguna cantidad física exactamente porque todos los instrumentos tienen limitaciones de precisión. Es importante tener en cuenta que la precisión y precisión de la medición es completamente diferente del principio de incertidumbre que se refiere a la capacidad de conocer exactamente los valores de dos cantidades particulares.

Por ejemplo, independientemente de la precisión de nuestros instrumentos, no podemos conocer el momento (p) y la posición (x) de esa partícula simultáneamente mayor que como se describe en la siguiente relación:

[matemáticas] \ delta x * \ delta y> = hbar [/ matemáticas]

En ese caso, si conocemos la posición con un alto grado de certeza (no limitada por el valor del instrumento), somos físicamente incapaces de establecer su impulso a una certeza mayor que la permitida por la relación de incertidumbre.

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