Principio de incertidumbre de Heisenberg: ¿La incapacidad de conocer la posición y la velocidad de una partícula elemental implica que no tiene una posición y velocidad específicas?

Esto no es trivial de responder. Depende tanto de la interpretación de la mecánica cuántica que esté utilizando como de la cuestión semántica de lo que significa que algo sea “real” si no es medible. Las interpretaciones más comunes de QM enseñadas a nivel universitario responderían eso como “No” o “una pregunta no significativa”. Si una partícula está en un estado propio de momento, no puede estar en una posición estado propio, por lo que la posición ni siquiera está definida. Si lo mismo podría decirse antes del proceso de medición es la preocupación central. Hay interpretaciones de la mecánica cuántica que hablan de “variables ocultas” (como se les llama a estos observables) y aún conservan las otras características contraintuitivas pero establecidas experimentalmente de la mecánica cuántica como la no localidad. Es decir, existen teorías de variables ocultas no locales. Hasta que haya alguna forma experimental de resolver la cuestión de cuál interpretación es la “correcta”, la indefinición de tales preguntas está aquí para quedarse.

Para más información sobre este tema: teoría de variables ocultas

¡No no! Eso no es lo que implica.
Digamos que una ola se mueve hacia el este.

En el diagrama anterior, supongamos que es la onda de un electrón.
La dirección de la ola ya se conoce, es decir, hacia el este, la derecha.
La elección tiene una probabilidad de ser encontrada en la cresta o en el comedero.
Ahora, de alguna manera, puedes descubrir que la ola viaja hacia la derecha. Pero ahora quieres buscar el punto exacto donde está el electrón en esa onda.
El problema surge, ¿cómo puede saber dónde está el electrón si está considerando la dirección de la onda misma? Estás tomando en cuenta toda la ola.

Ahora supongamos que puede medir la posición exacta de un electrón. Ahora quieres saber en qué dirección va la ola. Pero como puedes?
Acabas de tener en cuenta un electrón, no su onda. Entonces, ¿cómo podrás saberlo? Es la direccion?

Si aún tiene dudas, mire este video por minutos de física.

Creo que el ejemplo más esclarecedor de este fenómeno que conozco es el experimento de difracción de una sola rendija.

También conocido en astronomía como “Resolución limitada de difracción” o “Criterio de Rayleigh”

Hay muchas ideas relacionadas.

Cuando la ola llega a través de la única rendija, literalmente ves una “Transformación de Fourier” de la rendija en la pared. una función \ rect () se convierte en una función [math] \ sinc () [/ math].

Ejercicio de desafío: vea si puede encontrar una relación constante entre el ancho angular de la curva sinc resultante y la constante de Planck: [matemática] \ hbar [/ matemática]

Ahora … Cuando una onda de luz pasa a través de una sola rendija en la dirección z, ¿tiene una posición dentro de la rendija en el plano xy? Cuando llega directamente a través de la ranura, ¿tiene impulso en la dirección x o y?

Bueno, no lo hizo antes, pero al atravesar la hendidura lo fuerza a un rango de posiciones en el plano xy. Pero para responder a su pregunta, en este caso, la onda no tiene una ubicación específica en el plano xy.

Ten cuidado. Esta pregunta tiene una alta atracción trollomagnética. La forma en que está redactada es realmente una dicotomía falsa. No hay duda (necesariamente) entre tener una propiedad específica y no tenerla, en cambio, es una distribución de densidad y es una distribución conjunta. De esas variables particulares no conmutadas, el momento y la posición a lo largo de un eje común, cuanto más tiene una variable (es decir, variabilidad), menos tiene de la otra. Si lo traza en el espacio de fase, uno contra el otro, hay un área mínima. Nada de lo que pueda hacer puede reducir el área debajo de la constante de Planck. Cambias la forma, no el área. Está en la naturaleza de la descripción de la partícula. De hecho, está en la naturaleza de las matemáticas en sí.

Un tipo de analogía (no tome esto demasiado literalmente) sería si tuviera un par especial de binoculares. Pero cuando trataste de enfocar un ojo, el otro foco fue en dirección opuesta. Entonces, lo mejor que podría hacer sería encontrar una posición donde ambos ojos tuvieran una oportunidad. Pero habría un mínimo desenfoque que no podría eliminar. Esa falta de definición mínima es análoga a la constante de Planck. Puede jugar con la configuración, pero no puede vencer al casino. Y no puede restablecer las ruedas, la constante h es fundamental, tan fundamental como c.

Por cierto, no se puede decir lo mismo de todas las variables. Depende de lo que consideren juntos. Las variables de conmutación no definen un área mínima en su espacio conjunto.

Ahora supongamos que tengo cien experimentos de doble rendija en marcha, pero no yo, sino una legión de escolares, robots y monos entrenados los ejecutaron en diferentes lugares y en diferentes momentos, y en cada uno usaron una intensidad de pistola de electrones que era tan baja y sensible (se ha hecho) que resulta en la detección de electrones individuales. (En realidad, preferiría decir: resultando en que los electrones se detecten individualmente). De todos modos, cuando combinan los resultados de todos estos experimentos, sus propios nietos (con disculpas al mono) obtienen exactamente el mismo patrón que cuando tomo los datos de un experimento.

¡No hay diferencia! No se puede culpar a los campos de garabatos mágicos, a las ondas de pensamiento tambaleantes o a cualquier otra tontería troll fabricada: el universo es mucho más simple de lo que imagina, o en muchos casos parece que puede imaginar.