¿Qué es la incertidumbre cuántica?

La incertidumbre cuántica, o más formalmente, el principio de incertidumbre de Heisenberg, es un hallazgo en la física cuántica que establece que uno no puede conocer simultáneamente la posición exacta y el momento exacto de una sola partícula. El principio de incertidumbre también proporciona límites de confianza matemáticamente precisos (cuantitativos) para pares de mediciones. Esencialmente, cuanto más precisamente desee conocer un valor, más precisión deberá sacrificar en su medición del otro.

Debido a su asociación con la revolución de la mecánica cuántica, la incertidumbre cuántica tiene un lugar duradero en la cultura popular, donde a menudo se malinterpreta. La incertidumbre cuántica en películas y películas a veces se usa incorrectamente para referirse a objetos grandes, cuando en realidad solo se aplica a partículas. Además, la idea de la incertidumbre cuántica a menudo se presenta de manera misteriosa, sin mencionar que el concepto va de la mano con límites de confianza cuantitativos precisos, que no son tan misteriosos.

La noción de incertidumbre cuántica causó un alboroto a principios del siglo XX, cuando los físicos intentaban resolver los detalles de la teoría cuántica a través de interpretaciones contradictorias. Neils Bohr y muchos otros físicos abogaron por la interpretación de Copenhague, que establece que el universo es fundamentalmente difuso en el nivel más bajo, descrito por distribuciones de probabilidad en lugar de estados determinísticamente vinculados y bien definidos. Werner Heisenberg, quien derivó el principio de incertidumbre de la estructura matemática de la teoría cuántica, también abogó por la interpretación de Copenhague. Albert Einstein, sin embargo, no lo hizo, diciendo que "Dios no juega a los dados".

La teoría de la incertidumbre cuántica, a pesar de estar empaquetada con límites de confianza matemáticamente precisos, es realmente bastante misteriosa. Todavía hay desacuerdos en la comunidad física sobre si la interpretación de Copenhague se deriva inevitablemente de la certeza cuántica. La alternativa contemporánea a la interpretación de Copenhague es la interpretación de la mecánica cuántica de Muchos Mundos, que sostiene que la realidad en realidad es determinista.

En el contexto del gran éxito de la mecánica newtoniana durante más de un siglo antes, los físicos eran muy reacios a abandonar las teorías deterministas sin evidencia increíblemente convincente. Así que intentaron proponer teorías de "variables ocultas", que trataron de explicar la incertidumbre cuántica como una propiedad de alto nivel que emerge de interacciones deterministas más fundamentales. Sin embargo, un hallazgo llamado desigualdad de Bell descubrió que las teorías de variables ocultas locales no podían usarse para describir la incertidumbre cuántica sin postular correlaciones más rápidas que la luz entre todas las partículas en el universo. Sin embargo, todavía se proponen teorías de variables ocultas no locales para explicar una base determinista detrás de la incertidumbre cuántica.