c13 s7 principio de la incertidumbre
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Principio de incertidumbre de Heisenberg
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Primera parte
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Introducción
• El principio de incertidumbre plantea algo novedoso para la ciencia de la época: la posibilidad de que algo no sea exacto.
• Es curioso escuchar algo así como “principio”, que está más bien asociado a una ley o a una certeza, seguido de la palabra “incertidumbre”, más asociada a algo dudoso.
• Suena paradójico…• … pero esta paradoja es la que hace
interesante la mecánica cuántica.
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• Esta paradoja la creó el científico alemán Werner Karl Heisenberg.
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• En el año 1927, Werner Heisenberg postula su principio.
• Fue apoyado por su destacado colega Niels Bohr.
• Y discutido por el no menos destacado físico Albert Einstein.
Niels Bohr
Albert Einstein
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• Una muestra de la polémica que se generó en esa época es este diálogo que se dio entre Einstein y Bohr, en un hotel de Bruselas en el año 1927:
• Albert Einstein dice: “Dios no juega a los dados con el universo.”
• A lo que Niels Bohr dice: “Cualquiera que no esté choqueado por la Teoría Cuántica, no la ha entendido.”
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• La imagen es un testimonio de dicho congreso en Solvay, Bruselas, en el año 1927.
EinsteinBohr
Heisenberg
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Segunda parte
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Principio de incertidumbre de Heisenberg
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• Un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento (el producto de la velocidad por la masa) exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos resultados conlleva imprecisiones.
Un enunciado sencillo
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• Podemos entender mejor este principio si pensamos en lo que sería la medida de la posición y velocidad de un electrón: para realizar la medida (para poder "ver" de algún modo el electrón) es necesario que un fotón de luz choque con el electrón, con lo cual está modificando su posición y velocidad; es decir, por el mismo hecho de realizar la medida, el experimentador modifica los datos de algún modo, introduciendo un error que es imposible de reducir a cero, por muy perfectos que sean nuestros instrumentos.
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Ejemplo:
• Supongamos que frente a nosotros tenemos un electrón que va muy rápido, conocemos su velocidad, pero no sabemos en qué posición está en un momento dado.
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Continuando
• Ahora, para saber dónde está, le sacamos una foto.
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• Sabemos ahora donde está, pero no sabemos su velocidad, ya que al sacar la foto modificamos su momento o, en términos más prácticos, su velocidad.
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Resumiendo:
• Si un electrón está moviéndose, podemos saber su velocidad, pero no su posición.
• Si sabemos su posición, no sabemos su velocidad.
• No podemos saber con certeza ambos datos al mismo tiempo.
• Esto último conlleva cierto grado de imprecisión.