PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

En la Física clásica, se admite que cualquier variable (posición, velocidad, energía), puede ser especificada y medida con la precisión que queramos; en teoría, con toda precisión, aunque en la práctica haya dificultades para ello por el error cometido debido a los instrumentos usados para la medición. Heisenberg, en 1927, como consecuencia de un análisis penetrante del comportamiento de los sistemas microfísicos, estableció que en estos dominios tal principio clásico de determinación no era válido. Existe un límite para la precisión que constituye el Principio de Indeterminación o Incertidumbre; cuando nos referimos a una expresión específica cuantitativa de este principio, se tiene una relación de indeterminación. Una primera relación de indeterminación obtenida por Heisenberg, es que la incertidumbre en el momento lineal ∆ p y la incertidumbre en la posición de la partícula ∆ x, verifica ∆ p· ∆ x = h de modo que su producto es del orden de la constante de Plank h. Es imposible medir la posición y el impulso, al mismo tiempo, con exactitud completa. Heisenberg y otros científicos examinaron toda suerte de procedimientos idealizados para observar simultáneamente estas magnitudes con precisión absoluta, pero ninguno de ellos fue capaz de vulnerar el Principio de Incertidumbre. En los sistemas microfísicos, la interacción observador-observable debe tener especial relevancia; por ejemplo, si queremos observar un electrón con un visor especial, de alguna manera tendremos que iluminarlo con luz (fotones). Pero los fotones colisionan con el electrón, y éste debe experimentar una modificación en su momento, que es razonable pensar ser del mismo orden que h/œ; cuanto mayor sea la longitud de onda, menor será la indeterminación de p. Por otra parte, la determinación de la posición del electrón presenta una incertidumbre ∆x, que es razonable sea al menos del orden de magnitud de la longitud de onda de la luz utilizada, ∆x = œ. Esta expresión muestra que cuanto menor sea la longitud de onda, menor será la indeterminación de la posición. La relación de indeterminación se obtiene multiplicando las ecuaciones anteriores ∆x ∆p = h Una segunda relación de indeterminación sería la que implica a la energía y al tiempo en que tiene lugar la emisión o transmisión de dicha energía E = p^2/2m ∆E = v ∆ p Como v = ∆ x/∆ t, también ∆t = ∆x/v Multiplicando estas expresiones se obtiene ∆E ∆t = ∆x ∆p y en definitiva ∆E ∆t = h Por la pequeñez de h, la relación de indeterminación no tiene relevancia alguna en la Macrofísica, en los fenómenos a escala habitual, pero está siempre presente en los fenómenos a escala atómica o subatómica (Microfísica). Las sorprendentes conclusiones del Principio de Indeterminación, publicadas en 1927, indujeron a muchos científicos (no a Dirac o a Bohr, por supuesto) a pensar que se afirmaba que sus técnicas no eran lo suficientemente buenas como para medir simultáneamente posición y momento, malentendido que está aún vigente. Cuando Heisenberg afirma al final de su trabajo: "no podemos conocer, por principio, el presente en todos sus detalles", la teoría cuántica se libera del determinismo de las ideas clásicas. Aunque las relaciones de incertidumbre habían sido deducidas a partir de las ecuaciones fundamentales de la Mecánica Cuántica, algunos físicos comenzaron a enseñar la teoría cuántica a partir de las relaciones de incertidumbre, como el mismo Pauli, tendencia que se sigue en la enseñanza actual. Las relaciones de incertidumbre llevan, entre otras, a la siguiente conclusión: no es posible predecir el futuro, éste es impredecible e incierto; sin embargo, sí se puede saber exactamente la posición y el momento en el pasado, luego éste está perfectamente definido, sabemos de dónde venimos pero no a dónde vamos. Según la "interpretación de Copenhage", dirigida por Bohr, mientras en la Física clásica concebimos que un sistema de partículas funciona como un reloj, independientemente de que sea observado o no, en Física cuántica el observador interactiva con el sistema, en tal medida que el sistema no puede considerarse con una existencia independiente; en este sentido, la Relatividad es una teoría clásica. Hay límites al conocimiento sobre lo que un electrón está haciendo mientras se le observa, pero no se tiene ni idea de lo que está haciendo cuando no le observamos.