Las partículas microscópicas como el electrón y el protón no tienen que hacer nada para seguir el principio de incertidumbre de Heisenberg. El principio se basa en el comportamiento de estas partículas. Por ejemplo, un automóvil que atraviesa una trampa de velocidad de radar. Se puede suponer que el automóvil tiene una posición y velocidad definidas en un momento particular en el tiempo. La precisión con la que se pueden medir estos valores depende de la calidad del equipo de medición: si se mejora la precisión del equipo de medición, proporcionará un resultado más cercano al valor real. Se podría suponer que la velocidad del automóvil y su posición podrían definirse y medirse operativamente simultáneamente, con la precisión que se desee.
En 1927, Heisenberg demostró que esta última suposición no es correcta. La mecánica cuántica muestra que ciertos pares de propiedades físicas, como por ejemplo la posición y la velocidad, no pueden medirse simultáneamente, ni definirse en términos operativos, con precisión arbitraria, cuanto más precisamente se mide una propiedad, o se define en términos operativos, menos precisa puede el otro. Esta declaración se conoce como el principio de incertidumbre. El principio de incertidumbre no es solo una declaración sobre la precisión de nuestro equipo de medición, sino que, más profundamente, se trata de la naturaleza conceptual de las cantidades medidas, la suposición de que el automóvil había definido simultáneamente la posición y la velocidad no funciona en la mecánica cuántica. En una escala de automóviles y personas, estas incertidumbres son insignificantes, pero cuando se trata de átomos y electrones se vuelven críticas.
Heisenberg dio, a modo de ilustración, la medición de la posición y el momento de un electrón utilizando un fotón de luz. Al medir la posición del electrón, cuanto mayor es la frecuencia del fotón, más precisa es la medición de la posición del impacto del fotón con el electrón, pero mayor es la perturbación del electrón. Esto se debe a que, debido al impacto con el fotón, el electrón absorbe una cantidad aleatoria de energía, lo que hace que la medición obtenida de su momento sea cada vez más incierta, ya que uno necesariamente mide su momento perturbado posterior al impacto de los productos de colisión y no su momento original. Con un fotón de menor frecuencia, la perturbación (y por lo tanto la incertidumbre) en el momento es menor, pero también lo es la precisión de la medición de la posición del impacto.
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