una lliçó d'humilitat
Buscant idees pel bloc, un amic m'ha dit que tractés el Principi (Ppi, des d'ara mateix) d'incertesa de Heisenberg. No és el primer que ho feia...
Acte seguit em deia:
"Si tot estudi modifica la realitat.. com ho feu els físics? Teniu un % que diu, error per intromissió en l’afer estudiat?"
Tant el Ppi d'Incertesa de Heisenberg com la impossiblitat d'efectuar una mesura sense alterar la realitat són dos aspectes molt relacionats i que pertanyen a un mateix món del que ja hem parlat alguna vegada:
LA FÍSICA QUÀNTICA
La física quàntica és, junt amb la física relativista, una de les visions més recents que tenim de la natura. Una altra cosa que tenen en comú és que ens condueixen a visions de la natura absolutament anti-intuïtives i que aparentment podem pensar irreals del tot, però que l'experiència als laboratoris corrobora.
UN JOVE EMPRENEDOR, HEISENBERG
En els seus inicis (els primers anys en que va començar a ser acceptada i considerada) la física quàntica era una nova branca absolutament observacional. Només s'havien observat determinats fenòmens i s'havien pogut explicar en base a que l'energia era quantitzada i no una magnitud contínua com fins aleshores s'havia assegurat sempre. No hi havia però, cap formalisme matemàtic que fos capaç de donar-li un cos amb el que els físics poguessin treballar i fer prediccions.
No es va fer esperar.El 1925, Wermer Heisenberg va inventar: la mecànica quàntica matricial.
Ni més ni menys.
Si encara no heu caigut de cul a terra, només direm que va néixer el 1901 i que per tant, quan va fer-ho tenia... 24 anyets. Posats a inventar... fem-ho bé, no? (Suposo que deuria pensar en Wermer)
Tractant el formalisme que va donar per la mecànica quàntica, va trobar evidències matemàtiques que el van portar a enunciar el seu Principi d'Indeterminació (o d'incertesa) ja que era necessari perquè pogués funcionar tot l'edifici que estava construint.
Ja ho he mencionat alguna vegada, però un principi és un enunciat físic impossible de demostrar. Tota la seva credibilitat recau en que mai s'ha demostrat que allò no succeeixi d'aquella manera i totes les evidències experimentals trobades hi coincideixen.
Al cap d'uns anys, el 1932, li va ser concedit el Premi Nobel de Física per:
Que d'una teoria o formalisme (amb tots els seus principis i demés) se'n pugui extreure una predicció i que aquesta porti a un descobriment experimental, és una de les millors coses que li pot passar i que la permetrà abandonar el terreny de l'especulació.
LA NATURA ENS ENSENYA A SER HUMILS
Però què diu aquest principi???
No es pot saber, al mateix temps i amb total precisió, el valor de certs observables. Com per exemple la posició i el moment d'una partícula.
Una cosa que en el món macroscòpic ens sembla tan senzilla i evident, com mesurar la velocitat d'un objecte i saber la posició on és aquest, és impossible de fer en el món atòmic. Heisenberg mateix, va pensar en idear algun aparell que pogués mesurar posicions i velocitats ... i què va passar?
Va demostrar que és possible fer un aparell que ens indiqui prou bé on trobem un electró. La conseqüència directa és que no sabem a quina velocitat es mou.
El nucli del problema rau en que per saber on és l'electró hem d'il·luminar-lo d'alguna manera. La llum són fotons i una llum capaç de fer-nos veure de manera precisa on és l'electró, causarà un impacte massa fort sobre aquest i n'afectarà a la seva velocitat.
"La creació de la mecànica quàntica, l'ús de la qual ha conduit, entre altres coses, el descobriment de formes alotròpiques de l'hidrogen."
Que d'una teoria o formalisme (amb tots els seus principis i demés) se'n pugui extreure una predicció i que aquesta porti a un descobriment experimental, és una de les millors coses que li pot passar i que la permetrà abandonar el terreny de l'especulació.
LA NATURA ENS ENSENYA A SER HUMILS
Però què diu aquest principi???
No es pot saber, al mateix temps i amb total precisió, el valor de certs observables. Com per exemple la posició i el moment d'una partícula.
Una cosa que en el món macroscòpic ens sembla tan senzilla i evident, com mesurar la velocitat d'un objecte i saber la posició on és aquest, és impossible de fer en el món atòmic. Heisenberg mateix, va pensar en idear algun aparell que pogués mesurar posicions i velocitats ... i què va passar?
Va demostrar que és possible fer un aparell que ens indiqui prou bé on trobem un electró. La conseqüència directa és que no sabem a quina velocitat es mou.
El nucli del problema rau en que per saber on és l'electró hem d'il·luminar-lo d'alguna manera. La llum són fotons i una llum capaç de fer-nos veure de manera precisa on és l'electró, causarà un impacte massa fort sobre aquest i n'afectarà a la seva velocitat.
Perquè l'impacte del fotó amb l'electró no sigui tan fort i la velocitat no se'n vegi tan afectada podem modificar el raig de llum amb que l'il·luminem i disminuir-ne l'energia. Quan disminuïm l'energia d'un raig de llum estem disminuint la freqüència i n'allarguem la longitud d'ona. La conseqüència d'això és que no afectarem tan a la velocitat de l'electró però no serem capaços de distingir prou bé on és l'electró.
Com veieu.. la ciència, inclús la més rebuscada i complicada no és capaç de poder mesurar el que en el món real ens sembla bàsic i senzill. I tornant a la pregunta...Doncs, no no tenim un % d'error anomenat "error per intromissió en l'afer estudiat". En el món macroscòpic podem aplicar també el principi però aquest efecte és quasi negligible. I en el terreny quàntic, senzillament s'accepta que no es pot mesurar i es treballa amb aquest fet.
No intentaràs mesurar la velocitat i la posició alhora si no es pot, no?
La natura ens imposa els seus límits.
6 comentaris:
Quod natura non dat, salmantica non praestat. I no, no té res a veure amb els documents segrestats a l'arxiu de Salamanca, sinó de la naturalesa humana i els seus límits, que els estudis no poden rebassar.
Gràcies Àngela! 24 anys el Werner. Quan llegeixo això m'agafa un atac de mediocritat aguda.
Per cert, si em para un mosso (d'esquadra) per excés de velocitat, li puc dir que heisenbergianament no pot demostrar realment a quina velocitat anava?
Estimat Carles,
deixa'm que et digui que si li dius això a un mosso i aquest sap una mica de física quàntica, et dirà que si te n'estàs enrient d'ell.
El Ppi de Heisenberg ve donat per la formuleta que he posat (que per cert, diria que és la primera que apareix en els 8 mesos de vida d'aquest bloc!!!). Aquesta formuleta ens diu que el producte de l'error que fem en mesurar el moment lineal (la velocitat per la massa) per l'error que fem en mesurar la posició ha de ser més gran o igual que la constant de Plank.
El valor d'aquesta constant és d'aproximadament: 6,626·10^-34 [J·s].Fent un ràpid càlcul podem comprovar que si per exemple el mosso fa un error d'un metre a l'hora de situar el teu cotxe (que ja és error) cometrà un error de l'ordre de 10^-34 m/s en la mesura de la velocitat. Aquest error és òbviament menyspreable, comparat amb qualsevol error que pugui cometre el radar que et farà la foto.
Si algú té dificultats per captar la "petitor" de l'error... que miri això.
error= 0,0000000000000000000000000000000006626
Com podem comprovar, el Principi de Heisenberg és menyspreable a escala macroscòpica.
només et volia comentar que Heisenberg va treballar pels Nazis, intentant construir la bomba. En un encontre amb Bohr li va fer unes al.lusions a això, però tot molt extranyament dit, com en clau casi. El q passaba és q allí hi habia també un físic nazi rematat, cosa q no sabia Bohr. Bohr despres va parlar d'això a anglaterra (amb Joliot i altres) i es va estendre el rumor fins a USA de q els alemanys podien construir la bomba, cosa q en realitat no podien, i aleshores es quan van escriure aquella famosa carta a Roosevelt de Wigner i Szilard, on s'el feia saber q els alemanys podien estar fabricant la bomba. Per a aquesta carta van convencer a Einstein de firmar, una de les coses, de les cuals es va arrepentir mes endavant. Degut a aquesta carta es van accelerar les investigacions en torn a la bomba--> projecte Manhattan...
i pel que fa al comentari anterior, crec q per ser més heisenbergniana la respota li hauries de dir al mosso que si sap tan bé que algú anava a aquesta velocitat, no pot demostrar que sóc jo, ja que no el pot localitzar. (però és clar, nosaltres no vivim al món quàtic) Per cert que això em recorda que nose qui li van posar una multa per saltar-se un semàfor i ell va aludir que per efecte doppler ell l'havia vist verd. El jutge s'ho va estar a punt de creure, però un estudiant de fisica va saltar i va dir que per que passes això debia d'anar a una velocita que sobrepassa uns quants ordres de magnitud la velocitat permesa. El jutge li va condemnar a pagar una multa per excés de velocitat.
La majoria dels científics socials han sentit una certa enveja en la precisió i “objectivitat” de les ciències de la natura, i especialment la física. De fet Auguste Comte un dels pares de la sociologia, abans de treure’s de la màniga el concepte de sociologia, en va dir “física social”. Des del bo d’en Comte sempre hi ha hagut la pretenció d’estudiar la societat des d’una perspectiva objectiva enmirallant-se amb les ciències naturals i, en especial la física. Hi ha qui s’ha obsessionat amb això... els hi diuen positivistes. I hi ha qui diu que això és impossible i que les ciències socials no poden escapar-se de la subjectivitat. I evolucionant en aquest argument, s’arriba a un relativisme que qüestiona la possibilitat d’acumular coneixement en ciències socials.
Doncs bé, m’encanta que en física hi hagi també aquest fenòmen que hem batejat com a “error per intromissió en l’afer estudiat”. Demostra d’una banda que s’ha de comptar amb la posició subjectiva del científic, però demostra, alhora, que això no invalida que es pugui fer ciència. És a dir, que malgrat les limitacions, les complexitats, es pot aprofundir en el coneixement i fer-lo compartible.
Que guay!!!! Àngela, amb el teu permís, a partir d’ara m’agafaré el Ppi d'Incertesa de Heisenberg per lluitar contra el relativisme epistemològic!!! Que vindria a ser com l’estrella de la mort a la guerra de les galàxies... un perill que amenaça el que s’ha construït fins ara.
Que la força sigui amb vosaltres!!!!!!
ei... jo vull que expliquis millor la fórmula aquesta
Carambamba, què pilla la natura!!
Publica un comentari a l'entrada