Además del nombre del personaje de una famosa serie de televisión, Werner Heisenberg (1901-1976) fue un reputado físico cuántico alemán, que ganó el Nobel de Física en el 1932 por “la creación de la mecánica cuántica”. Con su Principio de Indeterminación cambió la forma de estudiar la naturaleza, brindando una nueva y disruptiva perspectiva científica.
A continuación, te ofrecemos un resumen sobre el Principio de Incertidumbre de Heisenberg y su importancia en la teoría cuántica.
¿En qué consiste el Principio de Incertidumbre de Heisenberg o Principio de Indeterminación?
Como sabemos, la física cuántica está basada en diversos principios que nos permiten aportar un prisma diferente en la observación del mundo. Uno de estos principios es, precisamente, fue este, publicado en el año 1927. Pero, ¿cuál es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg? ¿Qué nos dice?
Esta idea afirma que no se puede saber, simultáneamente y con precisión, ciertos pares de variables físicas como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal de un objeto dado.
Así, el Principio de Indeterminación de Heisenberg supuso todo un hito para la medición de elementos subatómicos, ya que a partir de ese momento los científicos eran conscientes de sus limitaciones.
Antecedentes
Para comprender la magnitud de la relación de Indeterminación de Heisenberg en la teoría cuántica, es necesario echar la vista atrás hasta el siglo XIX; momento en que se comenzó a observar a través del microscopio ciertos fenómenos que no tenían explicación.
En este sentido, cabe señalar la teoría atómica de John Dalton así como la visión del átomo por Niels Bohr. Ambos sentaron las bases, pero eran incapaces de comprender algunos fenómenos como la difracción de electrones, entre otros.
No obstante, estos dilemas comenzaron a tener respuesta a partir del año 1920. Durante esa década, además del propio Heisenberg, nombres tan importantes como Albert Einstein, Max Born, Max Planck, Louis De Broglie o Erwin Schrödinger fueron clave para sentar las bases de la mecánica cuántica. De hecho, este último fue el encargado de formular la ecuación de onda (la probabilidad para hallar una partícula se describe con la función de onda, ya que es imposible determinar de manera precisa la posición de una partícula).
Principio de incertidumbre de Heisenberg: fórmula
ΔpΔx ≥ h
Entendemos que Δp es la incertidumbre en conocer el momento de la partícula (momento es igual a masa por velocidad); mientras que Δx es la incertidumbre en conocer la posición de la partícula. Por otro lado, h es la llamada constante de Planck (h=6.63×10⁻³⁴Js).
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Principio de incertidumbre de Heisenberg: explicación
Entonces, ¿qué quiere decir Heisenberg con este Principio? Antes de nada, hay que comprender que las partículas que conforman el Universo se comportan a la vez como corpúsculos (pequeñas unidades de materia) y ondas.
- Por un lado, las partículas son pequeños sólidos que sí podemos determinar el sitio en el que se encuentran.
- Pero, por otro lado, las ondas son perturbaciones extendidas en el espacio. De ahí que sea muy difícil establecer en qué punto exacto se encuentran; ya que se están moviendo de manera simultánea y por varios puntos.
Por consiguiente, podemos a priori afirmar que las partículas tienen una posición determinada, pero las ondas no; al poder encontrarse en diferentes puntos en un mismo instante. De este modo, la variable de la longitud de onda es fundamental, puesto que mide el movimiento de la partícula.
Si una partícula tiene una masa grande o se mueve muy rápido, tendrá una longitud de onda muy corta. En el caso contrario, si es lenta y diminuta, contará con una gran longitud de onda.
Así, a pesar de un tamaño y masa enanos, podemos medir la longitud de ondas de partículas diminutas. Pero es aquí es cuando aparece el dilema que introduce el Principio de Incertidumbre de Heisenberg: aunque sepamos la longitud de onda, vamos a perder la capacidad de definir el punto exacto de la partícula. Del mismo modo que si sabemos la posición exacta de la partícula, perderemos información sobre su longitud de onda.
La importancia de este Principio de Heisenberg
El Principio de Indeterminación o Principio de Incertidumbre de Heisenberg ha sido esencial para el desarrollo de diversas innovaciones científicas y tecnológicas como, por ejemplo, la informática o la nanotecnología. Asimismo ha sido importante para campos como la medicina, donde la física cuántica es imprescindible para el desarrollo de la resonancia magnética.
Y en cuanto a investigación, el Principio de Incertidumbre de Heisenberg ha ayudado también al avance en la microscopía cuántica.
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