PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

He aquí dos fotografías de trenes. En la primera, estamos seguros de la posición que ocupa junto al andén pero no sabemos absolutamente nada acerca de la velocidad a la que se está moviendo.

En la segunda, en cambio, podemos tener una idea de la velocidad a la que se mueve la formación (lento, veloz, muy veloz) pero no podemos tener seguridad ninguna sobre la posición que ocupa en un momento dado.

A esto se refiere un principio fundamental de la física cuántica (la que trata de la física de las partículas subatómicas) como es el Principio de Incertidumbre.

COMPORTAMIENTO DUAL DEL ELECTRÓN

Los rayos catódicos y el efecto fotoeléctrico se manifiestan como efectos corpusculares, mientras que la difracción luminosa y la polarización de la luz aparecen como fenómenos ondulatorios. Por lo tanto, debe asumirse que el electrón tiene un comportamiento dual según el cual actúa como una partícula y como una onda.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

En el año 1926, Werner Heisemberg demostró la imposibilidad matemática de determinar en forma simultánea la posición y la velocidad de las partículas que, como el electrón, se mueven a altísimas velocidades.

Cuanto más exactamente se determina la velocidad de una partícula mayor es la incerteza acerca de la posición que ocupa.

Este principio se denomina de incertidumbre o de indeterminación.

No es posible determinar exactamente, en forma simultánea,

la velocidad y la ubicación de una partícula en movimiento.

ORBITALES

Como consecuencia del principio de incertidumbre, dejan de tener validez las ideas de órbitas donde se ubican los electrones, asociadas a trayectorias y niveles de energía igualmente definidos.

Es más conveniente considerar que el núcleo del átomo está rodeado de una “nube eléctrica” cargada negativamente, formada por el electrón mientras se mueve alrededor de él, y cuya densidad indica dónde es mayor la probabilidad de encontrarlo.

Así es como aparece el concepto de “orbital atómico”.

ORBITAL ATÓMICO es la región del espacio, alrededor del núcleo, donde es mayor la probabilidad de encontrar el electrón. Dicho electrón, entonces, no ocupa una órbita sino un orbital.

entonces:

                                                                                 ÓRBITA

                                                      Esta expresión era empleada

                                                            en los primeros modelos

                                                atómicos y significa trayectoria.

                                                                               ORBITAL

                                          Es una zona tridimensional alrededor

                                                del núcleo, asociada a un cierto

                                                              contenido de energía, 

                                                         donde puede hallarse el electrón. 




Fuente: H.Fernández Serventi

OTRAS CONSIDERACIONES ACERCA DEL 

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

 ¿Qué es el principio de incertidumbre de Heisenberg?

Antes de explicar la cuestión de la incertidumbre, empecemos por preguntar: ¿qué es la certidumbre? Cuando uno sabe algo de fijo y exactamente acerca de un objeto, tiene certidumbre sobre ese dato, sea cual fuere. 

¿Y cómo llega uno a saber una cosa? De un modo o de otro, no hay más remedio que interaccionar con el objeto. Hay que pesarlo para averiguar su peso, golpearlo para ver cómo es de duro, o quizá simplemente mirarlo para ver dónde está. Pero grande o pequeña, tiene que haber interacción. 

Pues bien, esta interacción introduce siempre algún cambio en la propiedad que estamos tratando de determinar. O digámoslo así: el aprender algo modifica ese algo por el mismo hecho de aprenderlo, de modo que, a fin de cuentas, no lo hemos aprendido exactamente. 

Supongamos, por ejemplo, que queremos medir la temperatura del agua caliente de un baño. Metemos un termómetro y medimos la temperatura del agua. Pero el termómetro está frío, y su presencia en el agua la enfría una chispa. Lo que obtenemos sigue siendo una buena aproximación de de la temperatura, pero no exactamente hasta la billonésima de grado. El termómetro ha modificado de manera casi imperceptible la temperatura que estaba midiendo.

 

O supongamos que queremos medir la presión de un neumático. Para ello utilizamos una especie de barrita que es empujada hacia afuera por una cierta cantidad del aire que antes estaba en el neumático. Pero el hecho de que se escape este poco de aire significa que la presión ha disminuido un poco por el mismo acto de medirla. 

¿Es posible inventar aparatos de medida tan diminutos, sensibles e indirectos que no introduzcan ningún cambio en la propiedad medida? 

 

El físico alemán Werner Heisenberg llegó, en 1927, a la conclusión de que no. La pequeñez de un dispositivo de medida tiene un límite. Podría ser tan pequeño como una partícula subatómica, pero no más. Podría utilizar tan sólo un cuanto de energía, pero no menos. Una sola partícula y un solo cuanto de energía son suficientes para introducir ciertos cambios. Y aunque nos limitemos a mirar una cosa para verla, la percibimos gracias a los fotones de luz que rebotan en el objeto, y eso introduce ya un cambio. 

Tales cambios son harto diminutos, y en la vida corriente de hecho los ignoramos; pero los cambios siguen estando ahí. E imaginemos lo que ocurre cuando los objetos que estarnos manejando son diminutos y cualquier cambio, por diminuto que sea, adquiere su importancia. 

Si lo que queremos, por ejemplo, es determinar la posición de un electrón, tendríamos que hacer rebotar un cuanto de luz en él —o mejor un fotón de rayos gamma— para «verlo». Y ese fotón, al chocar, desplazaría por completo al electrón. 

 

Heisenberg logró demostrar que es imposible idear ningún método para determinar exacta y simultáneamente la posición y el momento de un objeto. Cuanto mayor es la precisión con que determinamos la posición, menor es la del momento, y viceversa. Heisenberg calculó la magnitud de esa inexactitud o «incertidumbre» de dichas propiedades, y ese es su «principio de incertidumbre». 

El principio implica una cierta «granulación» del universo. Si ampliamos una fotografía de un periódico, llega un momento en que lo único que vemos son pequeños granos o puntos y perdemos todo detalle. Lo mismo ocurre si miramos el universo demasiado cerca. 

Hay quienes se sienten decepcionados por esta circunstancia y lo toman como una confesión de eterna ignorancia. Ni mucho menos. Lo que nos interesa saber es cómo funciona el universo, y el principio de incertidumbre es un factor clave de su funcionamiento. La granulación está ahí, y eso es todo. Heisenberg nos lo ha mostrado y los físicos se lo agradecen. 

Isaac Asimov*

* Escritor y bioquímico ruso, nacionalizado estadounidense, conocido por ser un exitoso y excepcionalmente    

   prolífico autor de obras de ciencia ficción, historia y divulgación científica.