Mediciones
Para realizar cualquier tipo de medición necesitamos interactuar con lo que queremos medir. Al medir el tamaño de una tela, por ejemplo, es necesario tocarla y compararla con una cinta métrica; para medir la velocidad de un automóvil, el radar de carretera emite ondas que golpean el automóvil y regresan, lo que permite calcular su velocidad; para simplemente encontrar la posición de cualquier objeto, generalmente necesitamos verlo y si lo vemos significa que la luz ha iluminado este cuerpo y ha llegado a nuestros ojos.
No importa qué tan buenos sean nuestros dispositivos de medición, siempre habrá una posible diferencia entre la medición que evaluamos y la medición real. Por ejemplo, si usamos una regla graduada solo en centímetros, nunca estaremos seguros de los milímetros de esa medida. La posible diferencia entre el valor que medimos y el valor real se llama incertidumbre.
¿Cuánto mide el lápiz de arriba? Si decimos 6,5 cm, no podemos estar seguros de los 0,5 cm más allá de los 6 cm marcados en la regla. No hay ninguna indicación en la regla que muestre estos 0,5 cm adicionales. Por eso decimos que la incertidumbre de esta medida es de +0,5 cm.
Momento o cantidad de movimiento
En Mecánica Clásica aprendemos que el momento (P) es el producto de la velocidad (V) y la masa (m) de un objeto dado:
P = mx V
Se creía que si conocíamos la posición inicial y el momento (masa y velocidad) del cuerpo, podríamos predecir cómo se comportaría. Imagina un juego de billar. Si conocemos la masa, la velocidad y la posición inicial de la pelota, podemos calcular lo que sucederá en el juego.
La idea parece correcta, siempre que podamos calcular estos valores con la precisión necesaria.
El principio de incertidumbre
Cuando empezamos a tratar con cuerpos muy pequeños, como los electrones, por ejemplo, determinar valores como la posición y el momento se vuelve una tarea un poco más complicada. ¿Cómo saber la posición de un electrón? Podríamos lanzar un rayo de luz contra él con algunos fotones (partículas de luz) y al recibirlos volver a calcular dónde estaba.
Sin embargo, si intentamos determinar el impulso de la misma manera, cambiaremos el impulso original con los fotones que liberamos. Entonces podemos crear un experimento cuidadoso para tratar de calcular el impulso del electrón. La cantidad de movimiento de la partícula necesaria para este cálculo cambia la posición del electrón de modo que no podemos encontrar la posición con buena precisión. En resumen, cuanto más exactamente midamos la posición, con menor precisión mediremos el momento y viceversa. Eso es lo que llamamos Principio de incertidumbre de Heisenberg.
Esta incertidumbre no se debe a los dispositivos que utilizamos, sino a la naturaleza misma de las partículas. De acuerdo con las leyes de la Mecánica Cuántica, cuanto más fácil es encontrar una partícula, más tiempo se tarda en interactuar con ella, lo que hace que sea más difícil determinar su momento. Algo similar ocurre si podemos determinar el Momento con precisión e intentar encontrar la posición.
Como podemos ver, muchos conceptos de Mecánica Cuántica son bastante diferentes de la Mecánica Clásica. Pero la mayor parte de la ciencia desarrollada antes del siglo XX encuentra aplicaciones en nuestra vida diaria y en situaciones a las que estamos acostumbrados. Esta misma Ciencia Clásica empieza a perder su utilidad cuando estudiamos objetos extremadamente pequeños, como los átomos, extremadamente grandes, como las estrellas, o extremadamente rápidos, cercanos a la velocidad de la luz.
Fuentes:
La estructura cuántica de la materia: desde el átomo presocrático hasta las partículas elementales. José Leite Lopes – Editorial UFRJ / Academia Brasileña de Ciencias / ERCA-Edición e Impresión Limitada – Río de Janeiro
http://www.gta.ufrj.br/grad/07_1/quantica/PrincpiodaIncertezadeHeisenberg.html
