La incertidumbre es la única certidumbre. En este ingenioso y paradójico enunciado podemos resumir el planteamiento de Werner Heisenberg. Ahora bien, las conclusiones extraídas del principio de incertidumbre de Heisenberg del que vamos a hablar son mucho más profundas y revolucionarias de lo que podríamos llegar a pensar en un comienzo. Así que, sin más demora, introduzcámonos pues, en el caótico e indeterminado mundo cuántico (y que no nos pase nada).
Cuanto más precisamente se determina la posición, menos precisamente se conoce el momento en ese instante, y viceversa. Esto es lo que nos dice Heisenberg con su famoso principio de incertidumbre de Heisenberg. Dicho así, no parece algo tan fundamental, no obstante, analicemos qué es lo que quiere decir y cuáles son sus fascinantes consecuencias en nuestra concepción de la física.
Por esta época, se encontraban Schrödinger (El gato de Schrödinger) y Heisenberg mano a mano defendiendo cada uno sus propias ecuaciones referentes a la emergente mecánica cuántica. Fue en este escenario, donde Heisenberg se dio cuenta de un hecho crucial. Era imposible medir con precisión algunas propiedades de las partículas en el dominio subatómico. Existía una limitación en la precisión de las mediciones que se hacen en la naturaleza. Expliquemos esto con un ejemplo.
Supongamos que tenemos un electrón viajando por el espacio. Según los físicos clásicos, es perfectamente posible hacer mediciones simultáneas de su posición y momento, es decir, se trata de algo determinable. Bien, pues para Heisenberg, esto, simplemente, no es posible. Independientemente de la precisión utilizada, no podemos conocer de forma simultánea la posición y el momento de ese electrón. Si deseamos conocer su posición en un instante dado, perdemos certeza en nuestra medición de su momento en ese mismo instante, y viceversa.
Y es que este principio hace referencia a una de las paradojas más famosas en física cuántica, la Dualidad onda-partícula. La posición es una propiedad ciertamente propia de las partículas, mientras que las ondas no tienen una localización concreta. Cuanto más queremos saber acerca del carácter corpuscular, menos podemos conocer sobre sus características ondulatorias, y viceversa. La naturaleza nos lo está poniendo complicado de nuevo…
En general, lo que el principio de incertidumbre de Heisenberg nos indica es que cuanto más precisamente midamos el valor de una cualidad, mayor será la incertidumbre en la determinación del otro atributo en relación.
Es aquí, donde un mundo tan aleatorio e impredecible entraba en conflicto con los pilares de la física newtoniana. Mientras que en física clásica se nos presentaba un universo perfectamente determinable con entidades concretas y fáciles de predecir, en el mundo cuántico nos movemos por probabilidades ante la imposibilidad de realizar tales mediciones satisfactoriamente. No hay causa y efecto, solo azar. Y esto fue algo duro de digerir para los físicos de la época, de hecho Albert Einstein no lo aceptó nunca.
Pero, ¿por qué no apreciamos estas consecuencias en la realidad tal y como la vemos? ¿Por qué la física newtoniana sí que nos funciona en el mundo cotidiano? De acuerdo, hablando de matemáticas, la constante de proporcionalidad que relaciona ambas cualidades es la conocida constante de Planck, que es tan pequeña que resulta insignificante cuando hablamos de objetos macroscópicos. De esta manera, es como desde la física clásica somos capaces de hacer mediciones de posición y velocidad de forma simultanea sin mayores preocupaciones. Claro está, si nos encontramos en el mundo de lo grande.
Pero aquí no acaba todo, pues el principio de incertidumbre de Heisenberg también tiene consecuencias para otra pareja de atributos. Estos son el tiempo y la energía. Al igual que como explicábamos anteriormente, existe una incapacidad en la precisión con la cual queremos medir la energía en un intervalo concreto de tiempo. De nuevo, si tratamos de estudiar con exactitud la energía de un átomo, se producirá un aumento de incertidumbre en lo que respecta al tiempo durante el cual permanece en ese estado. Y de la misma manera ocurre a la inversa. Y cuidado, porque esto último puede llegar a tener consecuencias verdaderamente increíbles en el campo de la cosmología, pues tal y como postulan algunos teóricos, esto podría ayudarnos a entender el comienzo del tiempo en sí mismo, lo cual constituiría, sin lugar a dudas, un hecho histórico para el mundo de la ciencia. Pero bueno, eso ya es tema para otro blog. Aquí os dejo, espero que se haya entendido y que os haya gustado, cualquier duda o sugerencia sabéis que tenéis los comentarios.