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Principio de incertidumbre deutsch
El principio de incertidumbre de Heisenberg es una de las piedras angulares de la física cuántica. A menudo se interpreta erróneamente como la incapacidad de medir exactamente ciertas propiedades de los objetos cuánticos. En realidad, es una propiedad inherente a la propia naturaleza. Este artículo se centra en el significado y los efectos del principio de incertidumbre de Heisenberg.
En 1927, Werner Heisenberg descubrió el principio de incertidumbre (Figura 1). Este principio establece que para ciertos pares de valores de objetos cuánticos no se pueden definir exactamente ambos valores al mismo tiempo. El par más conocido es el de posición y momento (siendo el momento la masa por la velocidad de una partícula). Por lo tanto, las partículas cuánticas no pueden tener una velocidad y una posición exactamente especificadas al mismo tiempo. En consecuencia, tampoco puede haber una trayectoria de la partícula exactamente especificada. Otro par de valores de este tipo -hay muchos otros- es la energía y el tiempo. Por lo tanto, es imposible afirmar que una partícula cuántica tiene exactamente la energía Y en un punto del tiempo X.
Una analogía para ayudar a entender el principio de incertidumbre proviene de la música: para determinar el tono exacto de una cuerda de guitarra, la cuerda debe vibrar el tiempo suficiente para permitir la medición de la duración del período de oscilación. Sin embargo, si esto se midiera durante un periodo de tiempo determinado, sería imposible definir el momento exacto de la medición. Esto significa que el punto exacto en el tiempo de la medición y el tono exacto son mutuamente excluyentes. Este es el principio de incertidumbre en el campo de la música. Sin embargo, como la mecánica cuántica describe las partículas como ondas, la relevancia de esta analogía puede verse en breve.
El principio de incertidumbre de Heisenberg
El principio de incertidumbre de Heisenberg es uno de los resultados más célebres de la mecánica cuántica y afirma que uno (a menudo, pero no siempre) no puede saber todas las cosas sobre una partícula (tal y como la define su función de onda) al mismo tiempo. Este principio se manifiesta matemáticamente como operadores no conmutativos.
El Principio de Incertidumbre de Heisenberg establece que existe una incertidumbre inherente al acto de medir una variable de una partícula. Aplicado comúnmente a la posición y el momento de una partícula, el principio afirma que cuanto más precisa es la posición, más incierto es el momento y viceversa. Esto es contrario a la física clásica newtoniana, que sostiene que todas las variables de las partículas son medibles con una incertidumbre arbitraria si se dispone de un equipo suficientemente bueno. El principio de incertidumbre de Heisenberg es una teoría fundamental de la mecánica cuántica que define por qué un científico no puede medir múltiples variables cuánticas simultáneamente. Hasta los albores de la mecánica cuántica, se consideraba un hecho que todas las variables de un objeto podían conocerse simultáneamente con una precisión exacta en un momento dado. La física newtoniana no ponía límites a la forma en que los mejores procedimientos y técnicas podían reducir la incertidumbre de las mediciones, de modo que era concebible que, con el cuidado y la precisión adecuados, se pudiera definir toda la información. Heisenberg hizo la audaz propuesta de que existe un límite inferior a esta precisión que hace que nuestro conocimiento de una partícula sea inherentemente incierto.
Incertidumbre tiempo-energía
En un estudio publicado esta semana en Science, los investigadores demuestran que dos parches de tambor que vibran, del ancho de un cabello humano, pueden ser coaccionados a un estado cuántico que evade el principio de incertidumbre por primera vez.
“Además de proporcionar una técnica novedosa para eludir las limitaciones impuestas por el principio de incertidumbre, este experimento ofrece la demostración más directa del entrelazamiento cuántico de larga duración entre objetos macroscópicos”, afirma el Dr. Woolley.
En el mundo cuántico, partículas como los electrones que alimentan todos los productos eléctricos pueden comportarse también como ondas. En consecuencia, las partículas no pueden tener una posición y un momento bien definidos simultáneamente. Por ejemplo, la medición del momento de una partícula conlleva una perturbación de la posición, por lo que ésta no puede definirse con precisión.
En lugar de partículas elementales, el equipo llevó a cabo los experimentos utilizando objetos mucho más grandes: dos parches de tambor que vibraban con la anchura de un cabello humano. Los parches de los tambores fueron cuidadosamente forzados a comportarse de forma mecánica cuántica.
Fórmula del principio de incertidumbre de Heisenberg
ResumenExaminamos varios aspectos matemáticos del principio de incertidumbre, incluyendo la desigualdad de Heisenberg y sus variantes, desigualdades locales de incertidumbre, desigualdades logarítmicas de incertidumbre, resultados relacionados con las distribuciones de Wigner, principios cualitativos de incertidumbre, teoremas sobre la concentración aproximada y descomposiciones del espacio de fase.
The Journal of Fourier Analysis and Applications 3, 207-238 (1997). https://doi.org/10.1007/BF02649110Download citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard