Principio de incertidumbre de Heisenberg

El universo es complejo, y a través de distintas ciencias es que se ha podido entender un poco más como funciona. La física ha podido dar respuesta a distintos fenómenos, pero el mundo cuántico nos ha llevado a emplear nuevas teorías. El principio de incertidumbre de Heisenberg fue uno de los postulados que permitió a la mecánica cuántica evolucionar. Y este no solo se ha limitado a estas áreas, sino que ha tenido aplicación dentro de la filosofía.

Fue el físico Werner Heisenberg quien construyó este postulado y lo añadió en uno de sus trabajos publicados. A través de este, afirma que la simple observación de una partícula subatómica no se puede determinar de manera precisa la posición, momento y velocidad de un sistema físico en un momento determinado.

principio de incertidumbre de Heisenberg

A pesar de ser una gran teoría de gran aplicación dentro del mundo cuántico, su utilidad fue más allá. Las ciencias sociales fueron capaces de interpretarlo y adaptarlo a esta área de estudio. Ha permitido que el ser humano sea capaz de entender la realidad de una manera más sencilla.

¿Qué es el principio de incertidumbre de Heisenberg?

El principio de incertidumbre de Heisenberg es un teorema que se ha formulado para responder interrogantes del mundo cuántico. Y es que ha sido de gran utilidad dentro de la mecánica cuántica. De esta manera, se declara a través de este principio que no es posible determinar de manera precisa la posición, momento y velocidad de una partícula en un mismo momento.

Así, se llega a afirmar que no se puede saber cuál es la trayectoria real de la partícula. En el caso de que se conozca la posición en que se encuentra, entonces se desconocen el resto de las variables, y viceversa. Sin importa la tecnología que se utilice, no existe manera de lograr resultados sin errores.

Principio de incertidumbre

En el mundo macroscópico, es más fácil tener conciencia de estas variables. Pero en un mundo cuántico, todo cambia. De por sí, cuando se habla de partículas subatómicas, estamos ante algo que se mueve en distintas direcciones, y nunca permanece en la misma posición. Esto impide realizar estudios acertados.

Para lograr entender a mayor profundidad, se puede aplicar este concepto a un ejemplo sencillo. Se puede utilizar un balón para determinar la distancia a la que se está de un taburete, con tan solo rebotarlo y que este lo golpee. Sin embargo, este golpe logra que el taburete se mueva cambiando su posición. Aunque ya conocemos la distancia, ya no se conoce la posición en que estaba.

Historia del principio de incertidumbre de Heisenberg

En 1925 inicia Werner Heisenberg sus investigaciones enfocadas en la mecánica matricial, lo que daría lugar a la actual mecánica cuántica. Para ese momento, se encontraba en el instituto de Niels Bohr, ubicado en Copenhague. A través de las observaciones, determinó que lo que se conocía sobre el movimiento clásico en la física, no era aplicable a nivel cuántico. Esto lo afirmó declarando que los electrones no poseían una órbita definida.

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Redacta un primer documento, donde hace comparaciones con la transformación de Fourier. Hace énfasis en que esto no involucraba frecuencias clásicas, imposibilitando que se pudiera conocer la trayectoria real de una partícula. De aquí, surge la premisa de que no se puede conocer de manera precisa la posición o velocidad de un electrón.

Para 1926, sigue trabajando en esta investigación, y da inicio a la formulación de la teoría de la incertidumbre. Logra identificar la no conmutatividad, que es la implicación directa de este principio. De esta manera, explica que si dos variables no conmutan, no es posible medirlas simultáneamente. Esto dio lugar al enunciado que afirma que no se puede conocer la posición, dirección y velocidad de una partícula en un mismo instante.

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Finalmente en 1927, logra publicar su trabajo de investigación que hace mención del principio de incertidumbre de Heisenberg. Y es reconocido bajo el título de “Sobre el contenido perceptivo de la cinemática y mecánica teórica cuántica”.

Explicaciones del principio de incertidumbre de Heisenberg

Explicación cualitativa

Siempre se ha buscado dar una explicación experimental del principio de incertidumbre de Heisenberg. Esto permitirá obtener una evidencia más sólida de lo que enunciado busca expresar en torno al comportamiento del mundo cuántico. Para lograr obtener los datos de un electrón en un sistema, es necesario el uso de fotones. Al realizar el choque con la partícula para conocer su posición y velocidad, esta se verá alterada.

Esta explicación, aunque no es totalmente exacta, logra expresar que la observación puede ser un proceso invasivo que altera el estado actual del sistema. Si bien permite extraer información, esta no puede ser del todo exacta. Es así, como se logra afirmar que al tratarse de sistemas microscópicos, no existe ningún método físico que logre realizar las mediciones sin evidenciar alguna alteración.

Explicación matemática

En la mecánica cuántica se utiliza el término de operador, que se relacionan con magnitudes físicas que pueden ser medidas. Es en la misma mecánica cuántica que se hace referencia a un espacio infinito, conocido como espacio de Hilbert. Aquí, se reconocen como operadores autoadjuntos a los valores que hacen referencia a la velocidad, momento, espín o energía.

Se afirma que, si dos operadores conmutan, entonces estos poseen funciones propias en común. En el caso de estar ante dos operadores como momento y velocidad, se reconocen como no conmutables. Esto se debe a que no poseen ninguna función propia en común. Con esto, se explica el principio de incertidumbre de Heisenberg, aclarando que posición, momento y velocidad son tres operadores no conmutables.

El principio de incertidumbre de Heisenberg: una perspectiva de posibilidades

Aunque el principio de incertidumbre de Heisenberg fue concebido dentro de la mecánica cuántica, tuvo aplicaciones más amplias. Su enunciado fue transformado para ser usado dentro de las ciencias humanísticas, declarando que no se puede predecir un evento. Con nuestras acciones, es que podemos alterar una situación.

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A través de esta teoría, se asegura que no es posible tener un resultado en concreto. Pero existe la capacidad de formular distintas posibilidades. Cuando se somete a observación, se pueden analizar las alternativas de un evento ocurrido. Y en torno a estas premisas, es que fueron los filósofos quienes decidieron dar mayor utilidad a esta teoría de manera cotidiana.

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