¡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.