¿Cómo se explicaría el principio de incertidumbre en términos simples?

He leído suficientes respuestas incorrectas a esta en las que tengo que arrojar una buena.

Lo más importante que debe saber sobre el principio de incertidumbre es que la interferencia de observación no tiene nada que ver con eso. Incluso si no observa algo, aún no tiene una ubicación precisa y un impulso simultáneamente. No se trata de no poder obtener la información de la partícula, es que la información fundamentalmente no existe.

Esto fue demostrado por el experimento de condensado de Bose Einstein.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bos…

En este caso, enfriaron los átomos de rubidio a casi cero absoluto. Debido a que su velocidad era inherentemente fija (es decir, casi ninguna), la ubicación era tan difusa que los átomos individuales no podían diferenciarse entre sí.

Es como si hubiera mucha certeza, como un rectángulo de área fija. Si hace que el rectángulo sea más ancho, se vuelve más corto para compensar, y viceversa. No puedo explicar por qué esto es así (está relacionado con las matemáticas de las formas de onda), pero esta es una cualidad esencial de la materia.

¿Podemos medir exactamente la velocidad y la posición simultáneamente?

La velocidad implica cambio. La posición implica que no hay cambio. ¿Es posible que un objeto dado tenga cambio y no cambio simultáneamente? Esta es la lógica detrás de la paradoja de la flecha de Zenón.

Si todo cuando ocupa un espacio igual está en reposo, y si lo que está en locomoción siempre está ocupando ese espacio en cualquier momento, la flecha voladora está inmóvil.

Si en cualquier momento la flecha ocupa una posición particular, ¡entonces no hay momento en el que se mueva! Como señala la Enciclopedia de Filosofía de Stanford:

El movimiento no es algo que ocurre en cualquier instante, sino que solo ocurre durante períodos de tiempo finitos.

Por lo tanto, tenemos que renunciar a uno u otro: posición o movimiento.

Aquí hay otra forma de verlo.

La velocidad es en realidad un promedio: es la diferencia entre dos posiciones dividida por la diferencia entre dos veces. Pero un promedio, por definición, es un promedio. No está definido para una observación particular.

Por ejemplo: Calculamos la calificación promedio de los estudiantes en una clase en particular. ¿Cuál es la calificación promedio para el estudiante X? Esto no tiene sentido. El promedio no está definido para un solo estudiante. Se define solo para dos o más. Entonces, para una sola observación, el promedio no existe.

En términos más generales, el promedio (o la desviación estándar, o cualquier medida estadística similar), es una descripción colectiva. No se aplica necesariamente a partes individuales.

Una ola es un comportamiento colectivo, emergente. Una ola en un lago, por ejemplo, refleja pequeños movimientos en millones de moléculas de agua. Cada molécula se mueve hacia adelante y hacia atrás, pero la onda se mueve hacia adelante. El desplazamiento neto de las moléculas individuales (en promedio) es cero, mientras que el de la onda es estrictamente positivo. La ola avanza incluso si ninguna molécula individual abandona su lugar.

Por lo tanto, si bien podemos hablar de la posición de las moléculas individuales, no podemos decir lo mismo de la onda. Podemos encontrar la posición de una molécula particular, pero no podemos ubicar la onda en ninguna posición particular. La razón es que la onda es un fenómeno emergente que surge de muchas moléculas. La posición de una sola molécula está bien definida, pero la posición de la onda no. Al igual que un promedio, la ola es un resultado colectivo. En general, no podemos atribuir a las propiedades del resultado colectivo de las partes individuales. El todo es diferente.

En resumen: el movimiento es un fenómeno colectivo. Una ola también es un fenómeno colectivo. Los fenómenos colectivos, en general, son cualitativamente diferentes de las partes constituyentes. Por consiguiente, no podemos especificar atributos de las partes para el todo, o viceversa. Esto, creo, es el corazón del Principio de Incertidumbre.

B) principio de incertidumbre (Heisenberg).

A continuación se muestra un extracto del manuscrito titulado “Teoría de las singularidades y las partículas espaciales (SP): la estructura fundamental de las partículas subatómicas) que el autor acaba de presentar en el International Journal for Theoretical Physics (Mahmoud Nafousi). Para obtener la copia completa, envíe un correo electrónico [correo electrónico protegido] .

Debajo está el extracto

En esencia, el principio actual dice que no podemos medir la posición y el momento de una partícula con absoluta precisión. Cuanto más precisos conozcamos uno de los dos valores, menos precisos conoceremos el otro. En el mundo subatómico, existe un límite fundamental para lo que podemos saber sobre el comportamiento de las partículas subatómicas. Lo máximo que podemos esperar es calcular las probabilidades de dónde es probable que estén las cosas.

De acuerdo con nuestros experimentos de pensamiento, postulamos que el movimiento continuo de los hilanderos dentro de los núcleos de las partículas subatómicas y sus interacciones con el SP determinan su geometría, momento angular rotacional, posiciones y otros números cuánticos. Una vez que dominemos las matemáticas relevantes para calcular sus comportamientos, la incertidumbre desaparecerá.

El pensamiento actual de los físicos no incorpora la existencia de los hilanderos, por lo tanto, piensan en términos de probabilidades de dónde se pueden encontrar las partículas subatómicas en lugar de estar determinados por la ubicación de los hilanderos en sus núcleos. Por lo tanto, es seguro decir que lo que se expresa como posiciones inciertas pero probabilísticamente predecibles está de hecho determinado por el movimiento de los hilanderos que forman los núcleos de las partículas subatómicas de Fermion. Esto también explica por qué incluso el disparo repetitivo de un solo electrón a la vez a través de una sola ranura mostrará los electrones aterrizando en diferentes posiciones en el detector

¡Bienvenido a la era de la mecánica cuántica!

Lo primero es lo primero…

Hagamos un experimento mental,

Imagínese estar en una habitación completamente oscura con una caja de piezas de tiza en la mano y con su amigo a su lado. Tenga en cuenta que conoce exactamente las posiciones de todos los objetos (mesa, silla, etc.) presentes en la habitación y su amigo no.

Ahora tu amigo quiere saber las “posiciones” de los objetos presentes en la habitación.

Como es una habitación completamente oscura, no puedes “mostrarle” los objetos. Pero puedes hacer una cosa …

Cuando su amigo le pregunte “dónde está la mesa”, tire la pieza de tiza con la mano hacia la mesa (suponga que es un gran bateador que nunca perderá su objetivo, incluso en la oscuridad).

Por el sonido de la tiza golpeando la mesa, tu amigo puede saber la posición de la mesa.

Fuera del experimento, al análisis …

Déjame hacerte algunas preguntas

1. ¿La posición de un objeto permanece igual incluso después de “mostrárselo” a tu amigo?

No lo hace El objeto que desea mostrar se aleja de su posición inicial después de ser golpeado por la tiza, lo que significa que su posición y el momento cambian cuando intenta verlo.

2. ¿Podrás determinar la posición de un objeto (por ejemplo, una canasta) en la habitación con precisión con tu tiza?

Como la pieza de tiza es mucho más pequeña que la bola, no puedes saber en qué parte de la bola había golpeado la tiza.

Por lo tanto, existe un error inherente que se arrastra al determinar la posición y que no se puede evitar. Observe que el impulso de la pelota también cambia después de ser golpeado.

A partir de este experimento, puede hacerse una idea analógica de cómo funciona el Principio de incertidumbre.

Ahora, analicemos una situación similar de la vida real …

imagina un haz de electrones saliendo de una rendija,

Cuando quieres observar un electrón, tienes que proyectar luz en el camino del haz de electrones. Cuando el electrón dispersa la luz, puedes observar el electrón.

Esto es similar a la observación de partículas de ‘polvo’ en el camino de la luz solar.

La precisión máxima con la que puede medir la posición de un electrón (Δx) está en el orden de la longitud de onda de la luz (λ).

Menor longitud de onda => mayor precisión en la posición

Pero como la longitud de onda más pequeña de la luz tiene un mayor impulso,

Cuando una partícula se dispersa por la luz de menor longitud de onda, mayor es el error (Δp) al medir el momento de la partícula.

Por lo tanto, si intenta encontrar un parámetro con precisión, debe dejar de lado la precisión del otro parámetro.

Esto es lo que se conoce como el “Principio de incertidumbre de Heisenberg”.

Puede pensar que si pudiéramos medir la posición y el momento de una partícula con precisión. Pero en lo que respecta a nuestra comprensión actual de la naturaleza, eso no sucedería.

Pero dado que no podemos predecir con precisión la posición y el momento de una partícula en la vida real, ¿no debería ser una preocupación más de nuestro aparato? ¿Por qué debería tener alguna base teórica?

Esto se debe a que el Principio de incertidumbre de Heisenberg dice que, incluso si utiliza el mejor equipo creado por la humanidad, no puede medir simultáneamente la posición y el momento de una partícula exactamente.

Otra cosa interesante aquí es que, incluso si una partícula existe en una posición particular con algo de impulso, cuando no puede medirlas simultáneamente, no habrá necesidad de saber / considerar la posición exacta y el momento de los cuerpos en nuestras teorías.