Incerteza desde cerca

2009/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Non parece serio que una das bases da ciencia sexa a incerteza. Pero si. Parece una desgraza dos científicos: en lugar de solucionar algo difícil de resolver, parece que os científicos prefiren dicir que é un dos alicerces da ciencia. Pero non é así. A incerteza é una característica da natureza.

É un dos principios da física, é dicir, algo máis amplo que una teoría. O principio di que o home non pode estar seguro ao medir todas as magnitudes asociadas a un sistema. É posible medir a enerxía, o tempo, a velocidade, a posición e moitas outras magnitudes dun sistema físico. Pero non todos ao mesmo tempo e con gran precisión.

É un principio da física, pero é difícil de entender, porque niso non nos axuda a intuición. Como non imos medir a velocidade dun coche e onde está exactamente e á vez?

O certo é que a incerteza non é moi evidente na física das cousas 'grandes'; paira detectar este efecto é necesario traballar a tamaño microscópico ou, mellor devandito, a tamaño nanoscópico. Téñeno que ter en conta quen traballan con átomos e partículas máis pequenas.

Por exemplo, un físico pode determinar onde está un átomo. Pero a medida que aumenta a precisión desta medida, perde a posibilidade de dicir cal é a velocidade deste átomo. E si tenta medir a velocidade, perde a certeza da posición do átomo.

Este é un dos exemplos máis coñecidos, pero non é o único; ademais da par posición-velocidade, existen outros pares de magnitudes. Cando a enerxía e o tempo mídense simultaneamente pérdese precisión (ou se perde a precisión dunha magnitude en beneficio do outro).

O científico non pode estar seguro e a incerteza non é súa, é dicir, o problema non é que falta una boa tecnoloxía paira realizar as dúas medicións con precisión. Ninguén inventará nunca dispositivos ou métodos marabillosos que resolvan este problema de medición. Non é iso. O principio de incerteza é que en por si non se poden medir todas as cousas con precisión. Non ten sentido físico. É moi raro e, como dixemos, é un principio da física.

Máquina de fotos

Paira entender con intuición podemos comparalo coa fotografía de cousas pequenas. Facer una foto moi próxima dunha flor, una chave ou un insecto é un problema similar.

O problema é que os raios de luz que chegan á cámara de fotos dunha cousa moi próxima veñen de ángulos moi diferentes. Paira fotografar un insecto é posible que estea a un quince centímetros do obxectivo. A esta distancia a lente é moi ancha en comparación co insecto, o que fai moi difícil enfocar a imaxe. A lente conduce os raios cara ao interior da cámara e o seu enfoque significa concentrar todos os raios que proveñen do mesmo lugar do insecto nun punto concreto dentro da cámara.

Por exemplo, si ao final concentramos os raios que proveñen dos ollos do insecto dentro da cámara, os que proveñen das pernas do insecto non se concentrarán nun punto e verémolos sen enfocar.

Esta técnica é máis complexa xa que se traballa con obxectivos especiais chamados macros, e o peche do diafragma da cámara reduce o problema dos ángulos, entre outros. Con todo, independentemente da técnica, a anchura, profundidade de campo, da zona enfocada é limitada e o fotógrafo debe elixir o que estará enfocado, sabendo que a outra non quedará enfocada.

Paira enfocar una cousa é imprescindible deixar sen enfocar a todos os demais. Como a incerteza da física. Se os instrumentos de laboratorio manipúlanse paira medir con precisión una magnitude --paira saír enfocado-, non necesariamente medirán con precisión as outras magnitudes --deixaranse sen enfocar-.

O físico Werner Heissenberg descubriu que estaba a desenvolver a base matemática da mecánica cuántica. E desde entón houbo opinións contrarias. Moitos non aceptan que a incerteza sexa una característica da natureza. O propio Albert Einstein non o aceptaba. Pero todos os experimentos realizados até o momento deron a razón a Heissenberg. En física, as medidas de moitas magnitudes supoñen una perda de enfoque.