El gato está vivo y muerto al mismo tiempo

En la física clásica se aceptaba de modo general que la precisión de una medición solo estaba limitada por la precisión de los instrumentos utilizados. En 1927, Werner Heisenberg demostró que eso no era así.Heisenberg se preguntó qué significaba realmente definir la posición de una partícula. Únicamente podemos saber dónde está una cosa interactuando con ella. Para determinar la posición de un electrón, lanzamos un fotón contra él. La precisión de la medición está determinada por la longitud de onda del fotón; cuanto más alta sea la frecuencia del fotón, más precisa será la posición del electrón.

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Werner Heisenberg

Nació en 1901 en Würzburg (Alemania). En 1924 acudió a la Universidad de Copenhague para trabajar con Niels Bohr. El nombre de Heisenberg estará siempre asociado a su principio de incertidumbre, publicado en 1927. En 1932 recibió el Nobel de Física por la creación de la mecánica cuántica.

En 1941, durante la Segunda Guerra Mundial, fue nombrado director del Instituto Káiser Guillermo de Física (rebautizado más tarde como Instituto Max Planck), en Múnich, y jefe del proyecto de la bomba atómica de la Alemania nazi. No está claro si no tuvo éxito debido a la falta de recursos o porque voluntariamente no quiso tenerlo. Al final, sería hecho prisionero de los estadounidenses y enviado a Reino Unido. Tras la guerra, sirvió como director del Instituto Max Planck, hasta que renunció en 1970. Murió en 1976.

En contexto

Figura clave: Werner Heisenberg (1901–1976)

Antes:

  • -1905 Einstein propone que la luz se compone de paquetes discretos llamados fotones.
  • -1913 Niels Bohr establece un modelo atómico con electrones alrededor del núcleo.
  • -1924 Según el físico francés Louis de Broglie, las partículas de materia también pueden considerarse como ondas.

Después:

  • -1935 Einstein, el físico rusoestadounidense Borís Podolski y el físico israelí Nathen Rosen publican la «paradoja EPR», que cuestiona la interpretación de Copenhague.
  • -1957 Hugh Everett, físico estadounidense, elabora su «teoría de los mundos múltiples» para explicar la interpretación de Copenhague.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

En la física clásica se aceptaba de modo general que la precisión de una medición solo estaba limitada por la precisión de los instrumentos utilizados. En 1927, Werner Heisenberg demostró que eso no era así.

Heisenberg se preguntó qué significaba realmente definir la posición de una partícula. Únicamente podemos saber dónde está una cosa interactuando con ella. Para determinar la posición de un electrón, lanzamos un fotón contra él. La precisión de la medición está determinada por la longitud de onda del fotón; cuanto más alta sea la frecuencia del fotón, más precisa será la posición del electrón.

Max Planck había demostrado que la energía de un fotón se relaciona con su frecuencia según la fórmula E = hv, donde E es la energía, v es la frecuencia y h es la constante de Planck. Cuanto más alta sea la frecuencia del fotón, más energía transportará y más desviará al electrón de su curso. Sabemos dónde está el electrón en ese momento, pero no podemos saber hacia dónde se dirige. Si fuera posible medir con absoluta precisión el momento del electrón, su posición sería completamente incierta, y viceversa.

Heisenberg mostró que la incertidumbre del momento multiplicada por la incertidumbre de la posición nunca puede ser menor que una fracción de la constante de Planck. El principio de incertidumbre es una propiedad fundamental del universo que pone un límite a lo que podemos saber simultáneamente.

Interpretación de Copenhague

La «interpretación de Copenhague» de la física cuántica fue postulada por Niels Bohr. Según ella, hay algunas cosas acerca del universo que, como había demostrado Heisenberg, no podemos saber. Las propiedades de una partícula cuántica no tienen un valor definido hasta que se realiza una medición. Es imposible diseñar un experimento que nos permita, por ejemplo, ver un electrón como onda y partícula al mismo tiempo. La naturaleza corpuscular y ondulatoria de la materia son dos caras de la misma moneda, señaló Bohr. La interpretación de Copenhague marcó una nítida división entre la física clásica y la física cuántica acerca de si los sistemas físicos tienen o no propiedades definidas antes de ser medidos.

El gato de Schrödinger

Según la interpretación de Copenhague, cualquier estado cuántico puede considerarse como la suma (superposición) de dos o más estados distintos hasta que es observado, momento en que se convierte en uno u otro.

Erwin Schrödinger preguntó: ¿cuándo se produce el cambio de la superposición a una realidad definida? Luego, imaginó a un gato encerrado en una caja, junto con un veneno que se liberaría cuando ocurriera un acontecimiento cuántico. Según la interpretación de Copenhague, el gato se encuentra en el estado de superposición de estar vivo y muerto hasta que alguien abra la caja y mire dentro de ella, un absurdo según creía Schrödinger. Bohr le contestó que no había razón para que las reglas de la física clásica se aplicaran también al ámbito cuántico, que sencillamente las cosas eran así.

El texto y las imágenes de esta entrada son un fragmento de:El libro de la física – AA.VV.

Fuente original del Texto: http://www.nocierreslosojos.com/

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