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El principio de incertidumbre de Heisenberg, en cinco claves

Michele Catanzaro

El equipo responsable de la investigación.

El equipo responsable de la investigación. / ICFO

1. ¿QUÉ ES EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE?

El principio de incertidumbre fue formulado por uno de los padres de la física cuántica, Werner Heisenberg. Según este principio, la incertidumbre en las medidas del mundo microscópico no es cuestión de mejorar los instrumento: es algo intrínseco. Por ejemplo, si se determina con gran exactitud la posición de una partícula, eso se paga con una gran incertidumbre sobre su velocidad. Eso ocurre con muchas parejas de variables conjugadas, por ejemplo, la amplitud y la fase de una onda electromagnética.

2. OBSERVAR ES MODIFICAR

Una manera de interpretar el principio es la antigua idea filosófica de que la observación modifica el objeto observado. En un partido de fútbol, la pelota entra en la puerta tanto si el árbitro la está mirando, como si no. Si esa pelota fuera un electrón, la presencia o no de un observador podría modificar su suerte. Heisenberg lo explicaba con la analogía de un microscopio. Si queremos ver donde está una partícula, tenemos que arrancarle un fotón de luz, que llegue a nuestro ojo. Pero,al hacerlo, ese fotón modifica la velocidad (técnicamente, el momento) de esa partícula: la observación de la posición ha introducido una indeterminación en la velocidad.

3. TODO ES INCIERTO

Hay otra manera de interpretar el principio de Heisenberg: el mundo microscópico es intrínsecamente incierto. Una partícula no tiene una posición o una velocidad determinadas, sino muchas a la vez. Es la famosa metáfora del gato de Schrödinger: un gato (metáfora de una partícula) encerrado en una caja sellada está vivo y muerto a la vez, hasta que no abrimos la caja para comprobarlo (es decir, medimos el estado de la partícula).

4. APLICACIONES REALES

Por absurda que parezca esta visión, se trata de un hecho que se verifica cada día en los laboratorios de física. Y sobre todo, que está en la base de todas las tecnologías que emplean las propiedades microscópicas de la materia, empezando por los móviles y los ordenadores. Asimismo,sin principio de incertidumbre no se entenderían ciertos fenómenos físicos: por ejemplo, por qué átomos y moléculas ocupan un espacio y no colapsan.  

5. ¿QUÉ TIENE QUE VER CON EL PERSONAJE DE BREAKING BAD?

El nombre del autor del principio es también el apodo de un personaje de la serie Breaking Bad: Walter White, un profesor universitario de química que decide dedicarse a la síntesis de drogas cuando descubre que tiene un cáncer terminal, con el objetivo de garantizar la manutención futura de su familia.

Temas: Física