El Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Cajón de Ciencias
El Principio de Incertidumbre de Heisenberg
El Principio de Incertidumbre de Heisenberg supuso para la Física un mazazo demoledor, y no es
una expresión exagerada. Para entender por qué, vamos a hacer un poco de revisión histórica.
Antes de Heisenberg, los científicos tenían una concepción del universo medible y determinista. El
planteamiento de Laplace (célebre matemático y astrónomo, además de aficionado a los juegos de
azar) ilustraba bastante bien este punto de vista: si pudiéramos medir, en un momento dado del
presente, todos los parámetros de cada partícula (masa, temperatura, velocidad, etc.), podríamos
predecir hasta el último detalle cómo se comportaría el universo en el futuro y deducir cómo fue en
el pasado. Obviamente, no se podía hacer esto con todo el universo de manera instantánea y
completa, pero sí podía hacerse en un sistema cerrado. En cualquier caso, las dificultades eran de
tipo técnico: los físicos confiaban que, con el tiempo suficiente, se alcanzarían los avances
tecnológicos necesarios para hacer semejante hazaña.
Pero ¡ay! parece que tal cosa es literal y matemáticamente imposible, tanto para nosotros como para
cualquier civilización tecnológicamente superavanzada que pueda existir en cualquier galaxia
remota. Por culpa del Principio de Incertidumbre, resulta imposible conocer de manera simultánea y
con exactitud determinados pares de magnitudes. Las dos con las que suele ilustrar este principio de
la física son la posición de una partícula y su cantidad de movimiento (el producto de la masa por la
velocidad).
¿Qué significa que resulte imposible conocer de manera simultánea y con exactitud la posición y la
cantidad de movimiento de una partícula? Pues que cuanto más queramos saber la velocidad de la
partícula, menos precisión tendremos sobre la medición de su velocidad, y viceversa. En otras
palabras, ¡el Universo nos prohíbe terminantemente tener seguridad de cuánto valen estas dos
magnitudes a la vez!
Aquí es donde los físicos alzaron sus voces indignados cuando Heisenberg presentó sus trabajos. Si
lo que el científico alemán decía era cierto, a partir de ese momento resultaba imposible afirmar
categóricamente el resultado de ningún cálculo ¡en la Física, hija de las Matemáticas, la más exacta
de todas las ciencias! Heisenberg tranquilizó al personal diciendo que, a escala macroscópica, el
grado de incertidumbre era tan pequeño que podía despreciarse, pero que, lamentándolo mucho, a
nivel atómico y cuántico, las cosas eran como eran, que él no tenía la culpa de que las leyes del
Universo fueran así. Hoy en día, el Principio de Incertidumbre está lo bastante demostrado como
para que todo Físico que se precie tenga que admitir las limitaciones que éste impone.
Probablemente seguirás pensando que todo esto es un poco confuso. Lo de no poder conocer a la
vez y con exactitud la velocidad y la posición de algo te sonará extraño, y si no es así es porque a)
eres un genio en ciernes o b) ya has leído algo antes sobre esto.
Si no entiendes cómo puede ser verdad lo que propone el Principio de Incertidumbre, vamos a
poner un ejemplo muy sencillo para que lo veas más claro. Por supuesto, es una simplificación:
como te puedes imaginar, la demostración del Principio de Incertidumbre con todas sus
implicaciones puede llenar pizarras. Pero con el experimento mental que vamos a hacer captarás
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mucho mejor todo esto de la imposibilidad de medir con precisión dos cosas a la vez.
Imagina que el bueno de Heisenberg está proyectando una película en la que lo único que sale es
una bolita que se mueve por la pantalla, a velocidades diferentes (pero muy rápido) y rebotando
todo el rato contra los bordes. Nada muy emocionante, a no ser que venga con una buena banda
sonora. Tú estás viendo esta película, y Heisenberg te pregunta por la velocidad y la posición de la
bolita cada vez que suene un pitido.
Precisar la posición de una bola que se mueve aleatoriamente y con rapidez por una pantalla en un
instante dado te resultaría prácticamente imposible. Será más fácil que indicaras su velocidad
(suponiendo que tengas buen ojo para calcularla al vuelo). Pero tendrías que admitir que, indicar la
posición de la bolita en el fotograma preciso correspondiente al pitido es algo de lo que no podrías
estar muy seguro. Un punto para Heisenberg.
Con gran astucia, pides al físico que pase la película a cámara lenta. Ahora, cuando suena el pitido,
te resultará mucho más sencillo decir dónde está la bola ¡Pero no podrás calcular su velocidad real,
porque el vídeo va a cámara lenta! Cuanto más despacio avancen los fotogramas, más fácil es
indicar la posición, pero más impreciso es determinar la velocidad de la bolita. Dos a cero.
Podrías calcular la velocidad viendo parte de la película al ritmo normal y luego la posición a
cámara lenta, pero entonces no tendrías los valores simultáneos ¡El Principio de Incertidumbre ha
triunfado al final con victoria aplastante!
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