Muchas personas a menudo se preguntan si la incertidumbre cuántica es algo real porque es un concepto un poco complicado de entender. Bueno, la incertidumbre cuántica es definitivamente real. Hay diferentes maneras de pensar en esto, pero todo se reduce al hecho de que las partículas cuánticas parecen ser partículas o ondas para nosotros. Si hacemos un experimento en busca de partículas, vamos a encontrar partículas; si hacemos un experimento en busca de ondas, vamos a encontrar ondas - pero las entidades cuánticas reales son algo más que nuestra mente no puede imaginarse fácilmente. Ondas y partículas son sólo modelos para describirlas.
Las partículas cuánticas parecen moverse como ondas - dispersas, onduladas - pero "golpean cosas" como partículas - pequeños paquetes, en un lugar en particular. (Es como si una ola de mar viajara por todo el mar como una ola, pero se rompiera en la playa sólo en un pequeño lugar o, dándole la vuelta, es como si batear una pelota de béisbol, se extendiera y viajara en todas direcciones sobre el pitch, pero sólo golpeara una cosa en particular en un lugar cuando llegase).
En mecánica cuántica, las ondas tienen un momento definido, que está relacionado con su longitud de onda . Pero no tienen una posición específica - las ondas son borrosas, cosas manchadas que ocupan un área bastante grande en lugar de un punto específico en el espacio.
¿Cómo podemos obtener ondas para hacer esto en nuestras ecuaciones? Podemos convertirlas en paquetes de ondas - pequeños paquetes de ondas. Y la forma de hacerlo es tratarlas como un conjunto de ondas de diferentes longitudes de onda , que se suman, interfieren entre sí y hacen un paquete de ondas. Y para hacer el paquete de onda más pequeño y más pequeño, es necesario agregar más y más longitudes de onda para cancelar unos a otros. Por lo tanto, cuanto más longitudes de onda agregues a la ecuación, más pequeño y más restringido será el paquete de ondas, y más se verá como una partícula - apareciendo en un lugar particular.
¡Pero espera! Si la longitud de onda de una onda cuántica está relacionada con su momentum, ¿eso no significa que necesitas agregar una gama más amplia de momenta a la ecuación para obtener un paquete de ondas? Sí. Cuanto mejor conozcas el momentum/momento (es decir, la longitud de onda ) de una onda cuántica/partícula, más ondulada y dispersa será y peor sabrás su posición. Cuanto mejor conozcas la posición de una onda cuántica/partícula, más pequeño y localizado es el paquete de ondas, pero hay una enorme gama de momenta en la ecuación y el momento real del objeto será menos seguro.
De hecho, se puede decir que el objeto ni siquiera tiene una posición definida y momento al mismo tiempo, ya que para definir su posición, necesitas tener un montón de momenta diferentes, y para definir su momento, necesitas tener una posición extendida como una onda . Es un poco como una elección con dos partidos, donde el número de votantes permanece igual - más votos obtiene un partido, menos votos debe obtener el otro partido, y es imposible que ambos aumenten al mismo tiempo.
Debo señalar que esto no es sólo teórico, hay mucha evidencia de que esto es realmente el caso - la fusión nuclear en el Sol, por ejemplo, se basa en el túnel cuántico, que es una consecuencia del principio de incertidumbre. La estructura de los átomos es una consecuencia del principio de la incertidumbre. También lo son las partículas virtuales. Pero entrar en detalles sobre estos fenómenos es algo para otro post creo - lo que quiero decir es que es un efecto real que explica muchas características de nuestro mundo, y no es un efecto en nuestro cerebro o en nuestros instrumentos - es una característica intrínseca de las partículas cuánticas.
Una última cosa - ¿por qué no sucede esto con cosas cotidianas como las personas o los árboles o con béisbol o con granos de arena? En realidad sucede. Es imposible saber tu posición exacta y momento al mismo tiempo - de hecho, al igual que todos los sistemas cuánticos, ni siquiera tienes una posición exacta y momento al mismo tiempo. Pero podemos usar esta idea de "agregar paquetes de ondas" para calcular la cantidad de incertidumbre que necesitamos: la incertidumbre en la posición por la incertidumbre en el momentum tienen que ser mayor que cierto número (la constante de Planck / 4pi, por cierto) - este es un número minúsculo y con tu tamaño y momento es insignificante y podemos fijar absolutamente exactamente donde estás y tu momento a un alto grado de precisión. Pero un electrón tiene un tamaño y un momento tan pequeño que la incertidumbre cuántica domina completamente su movimiento.
Y lo dejo aquí.
Las partículas cuánticas parecen moverse como ondas - dispersas, onduladas - pero "golpean cosas" como partículas - pequeños paquetes, en un lugar en particular. (Es como si una ola de mar viajara por todo el mar como una ola, pero se rompiera en la playa sólo en un pequeño lugar o, dándole la vuelta, es como si batear una pelota de béisbol, se extendiera y viajara en todas direcciones sobre el pitch, pero sólo golpeara una cosa en particular en un lugar cuando llegase).
En mecánica cuántica, las ondas tienen un momento definido, que está relacionado con su longitud de onda . Pero no tienen una posición específica - las ondas son borrosas, cosas manchadas que ocupan un área bastante grande en lugar de un punto específico en el espacio.
¿Cómo podemos obtener ondas para hacer esto en nuestras ecuaciones? Podemos convertirlas en paquetes de ondas - pequeños paquetes de ondas. Y la forma de hacerlo es tratarlas como un conjunto de ondas de diferentes longitudes de onda , que se suman, interfieren entre sí y hacen un paquete de ondas. Y para hacer el paquete de onda más pequeño y más pequeño, es necesario agregar más y más longitudes de onda para cancelar unos a otros. Por lo tanto, cuanto más longitudes de onda agregues a la ecuación, más pequeño y más restringido será el paquete de ondas, y más se verá como una partícula - apareciendo en un lugar particular.
¡Pero espera! Si la longitud de onda de una onda cuántica está relacionada con su momentum, ¿eso no significa que necesitas agregar una gama más amplia de momenta a la ecuación para obtener un paquete de ondas? Sí. Cuanto mejor conozcas el momentum/momento (es decir, la longitud de onda ) de una onda cuántica/partícula, más ondulada y dispersa será y peor sabrás su posición. Cuanto mejor conozcas la posición de una onda cuántica/partícula, más pequeño y localizado es el paquete de ondas, pero hay una enorme gama de momenta en la ecuación y el momento real del objeto será menos seguro.
De hecho, se puede decir que el objeto ni siquiera tiene una posición definida y momento al mismo tiempo, ya que para definir su posición, necesitas tener un montón de momenta diferentes, y para definir su momento, necesitas tener una posición extendida como una onda . Es un poco como una elección con dos partidos, donde el número de votantes permanece igual - más votos obtiene un partido, menos votos debe obtener el otro partido, y es imposible que ambos aumenten al mismo tiempo.
Debo señalar que esto no es sólo teórico, hay mucha evidencia de que esto es realmente el caso - la fusión nuclear en el Sol, por ejemplo, se basa en el túnel cuántico, que es una consecuencia del principio de incertidumbre. La estructura de los átomos es una consecuencia del principio de la incertidumbre. También lo son las partículas virtuales. Pero entrar en detalles sobre estos fenómenos es algo para otro post creo - lo que quiero decir es que es un efecto real que explica muchas características de nuestro mundo, y no es un efecto en nuestro cerebro o en nuestros instrumentos - es una característica intrínseca de las partículas cuánticas.
Una última cosa - ¿por qué no sucede esto con cosas cotidianas como las personas o los árboles o con béisbol o con granos de arena? En realidad sucede. Es imposible saber tu posición exacta y momento al mismo tiempo - de hecho, al igual que todos los sistemas cuánticos, ni siquiera tienes una posición exacta y momento al mismo tiempo. Pero podemos usar esta idea de "agregar paquetes de ondas" para calcular la cantidad de incertidumbre que necesitamos: la incertidumbre en la posición por la incertidumbre en el momentum tienen que ser mayor que cierto número (la constante de Planck / 4pi, por cierto) - este es un número minúsculo y con tu tamaño y momento es insignificante y podemos fijar absolutamente exactamente donde estás y tu momento a un alto grado de precisión. Pero un electrón tiene un tamaño y un momento tan pequeño que la incertidumbre cuántica domina completamente su movimiento.
Y lo dejo aquí.