¿El principio de incertidumbre se aplica también a los fotones?

Sí, al menos en la teoría cuántica de campos, donde todo es un campo. Aquí está la explicación, pegada como de costumbre en mi libro. Por cierto, quiero decirle a la gente que el precio es muy bajo ($ 19.95, $ 4.95 por libro electrónico) porque no estoy ganando dinero. De hecho, estoy poniendo dinero en mi misión de decirle a la gente que QFT es la respuesta a casi todas las preguntas de física. Pero no el QFT de Feynman que se basa en partículas. Me refiero al QFT de Schwinger en el que no hay partículas, solo hay campos. Por favor, al menos lea el Capítulo 10, que está disponible gratuitamente aquí.

En QFT no hay partículas (detenme si has escuchado esto antes) y, por lo tanto, no hay posición, segura o incierta. En cambio, hay manchas de campo repartidas por el espacio. En lugar de una partícula que está aquí o aquí o posiblemente allí, tenemos un campo que está aquí y aquí y allá. Separarse es algo que solo un campo puede hacer; Una partícula no puede hacerlo.

De hecho, existe una propiedad de los campos llamada teorema de Fourier que relaciona la extensión espacial de un campo con la extensión de sus longitudes de onda. Ahora, en QFT, la longitud de onda de un cuanto está relacionada con su momento, por lo que el teorema de Fourier es equivalente a la relación entre la posición y el momento en el Principio de incertidumbre. Todavía recuerdo mi momento de comprensión en la escuela de posgrado cuando me di cuenta de que el Principio de incertidumbre de Heisenberg no es más que el teorema de Fourier.

Sí, el principio de incertidumbre, contrario a la creencia popular, no dice casi nada sobre la velocidad y, en cambio, se trata del impulso, los objetos con masa tienen un impulso p = mv, prestándose a ser proporcional a la velocidad y, por lo tanto, a la idea errónea. Pero los fotones siempre viajan en c, por lo que sus posiciones deben ser completamente desconocidas, ¿verdad? Bueno, no porque su impulso no está dado por c, o incluso mv, para partículas sin masa como los fotones, el impulso se escribe realmente como p = ih (del) siendo i la raíz del negativo, h la constante de la tabla reducida y del vector gradiente que al cuadrado da las derivadas parciales con respecto a la posición. De hecho, esta definición de momento es también de donde proviene el hamiltoniano, siendo equivalente a la energía simplemente usando esta definición de momento. Pero sí, los fotones exhiben dualidad onda / partícula y, de hecho, son uno de los ejemplos más fácilmente observables de la mecánica cuántica (ver el vencimiento de la doble rendija).

El principio de incertidumbre es una ley de la naturaleza. Entonces, el principio de incertidumbre también es aplicable a los fotones.