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Esta vez voy tratar de explicar de una vez por todas qué es el principio de incertidumbre tan asociado a la física cuántica y por qué en física de partículas se dicen cosas como que "el observador afecta la observación".

Antes de comenzar debo decir que el principio de incertidumbre de Heisenberg es posterior al inicio de la física cuántica. La física cuántica se inicia con Max Planck quien para tratar de resolver un problema que aquejaba a la física, llamado el problema del cuerpo negro, propuso que la energía, al igual que la materia, no es contínua sino discreta, que esta se transmite en "paquetes" llamados cuantos y esto ocurrió justo al inicio del siglo 20, veinticinco años antes de que Heisenberg enunciara su famoso principio.

Bien pues, me gustaría que se imagine una enorme playa de estacionamiento, un lugar liso y plano, donde hay una pelota de futbol especial, esta pelota rueda por ella con inercia infinita, es decir, no pierde energía por rozamiento con el suelo ni por fricción del aire, en otras palabras se mueve eternamente. Además tenemos un cañón especial que es capaz de arrojar pelotas de golf en el orden de millones por segundo plantado en algún lugar de la playa de estacionamiento. Y por último tenemos unos sensores que se activan al contacto con las pelotas de golf. Tanto el cañón como los sensores tiene posición estable y conocida en realción de unos a otros. Las pelotas de golf una vez disparadas cumplen con el mismo criterio que la pelota de futbol.

Ahora imaginen que no hay Sol ni ninguna fuente de luz, estamos a ciegas y nuestra misión es saber dónde está, qué dirección y qué velocidad tiene la pelota de futbol que está "allí en alguna parte", para ello contamos como detector el cañón y los sensores.

Puestas las cosas así es facil imaginar que lo que necesitamos hacer es barrer con una lluvia de pelotas de golf toda la playa de estacionamiento con la esperanza de que algunas choquen con la pelota de futbol y regresen para activar alguno de los sensores. Si sabemos la velocidad y la dirección de las pelotas de golf un simple cálculo nos podrá dar por triangulación dónde y en qué momento rebotaron y así saber la posición de la pelota de futbol, ¿correcto?.

Esto que a simple vista parece muy sencillo para que funcione debemos asumir dos cosas. Una: la pelota de fútbol no cambia de trayectoria ni velocidad cuando es golpeada por las pelotas de golf. Y dos: las pelotas de golf solamente cambian de ángulo de trayectoria pero no su velocidad de desplazamiento cuando rebotan con la pelota de fútbol.

Pero ninguna de esas cosas es verdad, como sabe cualquiera que haya jugado al billar alguna vez. Cuando dos objetos masivos colisionan, se transfieren energía entre sí y la resultando de los vectores de velocidad y trayectoria se modifican (además hay una pérdida de energía en la colisión en el forma de calor que hace que ambas masas pierdan energía cinética pero no quiero entrar en detalles).

De regreso a nuestro escenario hipotético donde tenemos que detectar dónde está la pelota de futbol usando pelotas de golf nos encontramos con un serio problema: tan pronto como una pelota de golf golpee la pelota de futbol, esta cambiará de dirección. Podemos saber la posición de la pelota de futbol PERO NO SU DIRECCIÓN, puesto que como no sabemos dónde estaba antes, no podemos seguir su trayectoria y de allí tampoco podemos deducir su velocidad. De modo que exactamente en el momento sepamos la posición de la pelota de futbol ignoraremos para siempre su dirección y velocidad. Si seguimos bombardeando la pelota de futbol estaremos modificando contínuamente su dirección y dependiendo de si le golpeamos a favor o en contra estaremos adelantándola o retrasandola tanto en velocidad como en dirección. Lo único que nos queda por hacer para saber su velocidad es... ignorar su posición, dispararle a ciegas con la esperanza de pegarle en muchas direcciones distintas y obtener un promedio de todas las mediciones obtenidas. Es decir, cuando determinemos su velocidad no sabremos dónde está la pelota.

Ahora bien, podríamos intentar una cosa bien loca para saber dónde está la pelota de fútbol: congelar una zona de la playa de estacionamiento y esperar a que la pelota cruce por allí y quede "pegada" al hielo, así la mantenemos quieta para luego observarla con distintos instrumentos, pero para saber dónde quedó quieta tendríamos que bombardear la zona congelada con pelotas de golf ¡pero las pelotas de golf también quedarían pegadas al hielo!. Y aunque pudiéramos hacer que las pelotas de golf atraviesen la zona congelada habríamos perdido la posibilidad de saber qué velocidad tenía la pelota de futbol antes de quedar congelada ni qué trayectoria tenía antes de ingresar a esa zona.

De regreso a la realidad. Lo que llamamos pelota de futbol es un electrón, lo que llamamos pelota de golf es un fotón, un cuanto de luz, o sea un paquete de energía, el electrón cuando recibe un cuanto de energía se carga y acelera su velocidad. Cuando decidimos congelar una zona de la playa de estacionamiento, en física significa bajar la temperatura a cero grados Kelvin, el cero absoluto, donde no hay temperatura no hay transferencia de energía, todo queda quieto. Nada se mueve en el cero absoluto.

Esto significa que nuestra observación está afactando lo observado en el momento exacto de hacer la medición estamos alterando la muestra. Lo que resulta en una incertidumbre. La incertudumbre de Heisenber.

Quiero que quede claro que el principio de incertidumbre de Heisenberg no dice que el electrón (la pelota de fútbol) no tenga una posición y una velocidad definida, solamente nos indica la imposibilidad de determinar ambas cosas a la vez debido a la naturaleza de la medición. El electrón por supuesto que tiene una velocidad, trayectoria y posición específica en un momento cualquiera, solamente que nosotros, los observadores, somos incapaces de determinar todos esos datos A LA VEZ.

Ojalá hayan entendido bien .