Heisenberg 1927 - Sobre el Contenido Descriptivo de la Cinematica y la Mecanica Teorico-cuantica

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Heisenberg 1927 - Uber Den Anschaulichen Inhalt Der Quantentheoretischen Kinematik Und Mechanik.

Sobre el Contenido Descriptivo de la Cinemática y la Mecánica Teórico-Cuántica.

Por W. Heisenberg en Copenhague.
Con 2 ilustraciones. (Recibido el 23 de Marzo de 1927.)

En el presente trabajo se establecen, en primer lugar, las definiciones exactas de las palabras: Posición, Velocidad, Energía, etc. (p. ej., del electrón), de modo que también siguen siendo válidas en la Mecánica Cuántica, y se muestra que las cantidades canónicamente conjugadas solo se pueden determinar simultáneamente con una imprecisión característica (§ 1). Esta indeterminación es la verdadera razón de la aparición de correlaciones estadísticas en la Mecánica Cuántica. Su formulación matemática tiene éxito mediante la teoría de Dirac-Jordan (§ 2). Sobre la base de los principios así obtenidos, se muestra cómo se pueden entender los procesos macroscópicos desde la Mecánica Cuántica (§ 3). Para explicar la teoría, se discuten algunos experimentos mentales particulares (§ 4).

Creemos entonces que entendemos intuitivamente una teoría física, si podemos pensar de forma cualitativa las consecuencias experimentales de esta teoría en todos los casos simples, y cuando reconocemos al mismo tiempo que la aplicación de la teoría nunca contendrá contradicciones internas. Por ejemplo, creemos entender claramente la idea de Einstein de un espacio tridimensional cerrado, porque podemos pensar en las consecuencias experimentales de esta idea sin contradicciones. Es cierto que estas consecuencias contradicen nuestros intuitivos conceptos habituales del espacio-tiempo. Pero podemos convencernos de que la posibilidad de aplicar estos conceptos habituales de espacio-tiempo a espacios muy grandes, no se pueden deducir, ni de nuestras leyes del pensamiento ni de la experiencia. La interpretación intuitiva de la Mecánica Cuántica, todavía está, hasta ahora, llena de contradicciones internas que repercuten en la lucha de opiniones sobre la teoría del continuo y discontinuo, los corpúsculos y las ondas. A partir de esto uno quisiera concluir que, en cualquier caso, no es posible una interpretación de la Mecánica Cuántica con los conceptos cinemáticos y mecánicos habituales. La Mecánica Cuántica surgió precisamente del intento de romper con esos conceptos cinemáticos habituales y reemplazarlos con relaciones entre cantidades concretas determinadas experimentalmente. Por otro lado, ya que esto parece haber tenido éxito, el esquema matemático de la Mecánica Cuántica no necesita ninguna revisión. Tampoco será necesaria una revisión de la geometría del espacio-tiempo para espacios y tiempos pequeños, debido a que eligiendo masas suficientemente pesadas podemos aproximar arbitrariamente las leyes de la Mecánica Cuántica a las clásicas, aun cuando se trate de espacios y tiempos todavía tan pequeños. Pero la necesidad de una revisión de los conceptos cinemáticos y mecánicos parece ser una consecuencia directamente de las ecuaciones fundamentales de la Mecánica Cuántica. Si se da una cierta masa \(m\), en nuestra noción habitual, tiene un significado fácilmente comprensible hablar de la posición y la velocidad del centro de gravedad de esta masa \(m\). Sin embargo, en la Mecánica Cuántica se supone que existe una relación \(\,p\,q-q\,p = \frac{h}{2\,\pi\, i}\,\) entre masa, posición y velocidad. Así que tenemos buenas razones para sospechar, en contra del uso acrítico, de esas palabras "posición" y "velocidad". Si se admite que las discontinuidades son de alguna manera típicas de procesos en espacios y tiempos muy pequeños entonces existe una falla de precisamente los conceptos de "posición" y "velocidad", es incluso inmediatamente plausible:

Descripción de la imagen 1 Descripción de la imagen 2
si se piensa, p. ej. en el movimiento unidimensional de un punto de masa, en una teoría del continuo se podría trazar una trayectoria \(x(t)\) para el recorrido de la partícula (más precisamente: su centro de gravedad) (Fig. 1), la tangente da en cada caso la velocidad. En cambio en una teoría discontinua, en lugar de esta curva, aparecerán una serie de puntos con una distancia finita (Fig. 2). En este caso evidentemente no tiene sentido hablar de la velocidad en una ubicación especifica ya que la velocidad sólo se puede definir mediante dos posiciones y porque, a la inversa, a cada punto le corresponde dos velocidades diferentes.

Por lo tanto, se plantea la cuestión de si no sería posible, mediante un análisis más preciso de esos términos mecánicos y cinemáticos, esclarecer las contradicciones que han existido hasta ahora en la interpretación intuitiva de la Mecánica Cuántica y llegar a una clara comprensión de las relaciones mecánico-cuánticas.

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