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El principio de Heisenberg

a idea de incertidumbre o indeterminación fue introducida por primera vez por el físico alemán Werner Karl Heisenberg, uno de los padres de esa nueva rama de la física a cuyas leyes se ajustan las fuerzas y los movimientos en la escala atómica y subatómica de observación.

El principio de indeterminación que lleva su nombre establece que es imposible realizar una determinación exacta y simultánea de la posición x y de la cantidad de movimiento p de una misma partícula móvil. Si se consigue medir con toda precisión la posición de una partícula se pierde completamente la precisión en la medida de la cantidad de movimiento y viceversa.

Si se representa el error e imprecisión en la medida de tales variables en la forma ∆x y ∆p, el principio de Heisenberg se expresa como:

(15.3)

siendo h la constante de Planck. De acuerdo con esta expresión, cuanto mejor se conozca x peor se conocerá p y viceversa.

El principio de indeterminación puede ser entendido, en términos de partículas y de ondas asociadas, del siguiente modo. Si se conoce con toda exactitud la cantidad de movimiento p = mv de una partícula, su onda asociada tendrá, de acuerdo con la ecuación de De Broglie, un valor definido = h/p. Se trata, por tanto, de una onda sinusoidal de amplitud constante que se extiende de un modo uniforme a lo largo del eje X. El hecho de que su amplitud sea constante significa que la intensidad de la onda asociada, que está relacionada con el cuadrado de la amplitud, es también uniforme.

De acuerdo con la interpretación probabilística, la partícula tiene la misma probabilidad de situarse sobre cualquier punto del eje X y, por tanto, su posición no está definida.

De forma inversa, si la partícula está localizada en una pequeña región del eje X, su onda asociada será realmente un paquete de ondas formado por la superposición de varias ondas de frecuencias diferentes. Así, el hecho de que la posición X esté bien definida lleva consigo el que su longitud de onda y su cantidad de movimiento p = h/esté mal definida.

El principio de indeterminación revela que el comportamiento de la naturaleza en la escala atómica es muy diferente al observado en la escala ordinaria. Esta idea extraña o exótica, cuyas implicaciones son demoledoras para los fundamentos de la mecánica clásica, ha permitido explicar un buen número de fenómenos atómicos, y lo que es más importante, ha permitido avanzar resultados nuevos. Sus aplicaciones han contribuido de forma importante al progreso de la ciencia y la tecnología en la segunda mitad del siglo XX.

A pesar de su carácter enigmático, que parece contradecir las normas del sentido común, la mecánica cuántica constituye en la actualidad una teoría consolidada que fuerza al ser humano a mirar el mundo físico a escala atómica de una forma completamente diferente.

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