La «incertidumbre» de un «gigante»; Heisenberg.

El 1 de febrero del año 1976, fallecía el físico alemán Werner Karl Heisenberg  (Wurzburgo, Alemania, 5 de diciembre de 1901 – Múnich, 1 de febrero de 1976), un nombre clave en la física moderna y en el desarrollo de la mecánica cuántica.

Es conocido sobre todo por la formulación del «principio de incertidumbre», una contribución fundamental al desarrollo de la teoría cuántica.

Este principio afirma que es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. Heisenberg fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1932. El principio de incertidumbre ejerció una profunda influencia en la física y en la filosofía del siglo XX.

Heisenberg comenzó sus estudios en la Escuela Maximilian de Münich. En 1920 ingresaría en la Universidad de la misma ciudad para estudiar Física. En 1923 conseguiría su Título de Doctor.

Durante el año 1922-1923, se trasladaría a la Universidad de Göttingen donde entraría en contacto con el matemático David Hilbert y se haría asistente de una de las personas más influyentes e su carrera, el físico alemán Max Born.

Entre los años 1924 y 1925, se trasladaría a la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, becado por la Fundación Rockefeller. Allí conocería a otra persona fundamental en su carrera el físico danés Niels Bohr.

En 1925 volvería a la Universidad de Göttingen. En 1927 sería nombrado Profesor de Fñisca Teórica en la Universidad de Lepizig.

En 1941 sería nombrado Profesor de Física en la Universidad de Berlín y Director del Instituto de investigación Kaiser Guillermo.

Al final de la Segunda Guerra Mundial, tras ser detenido por las tropas americanas, fue enviado a Inglaterra.

Volvería a la Universidad de Göttingen en 1946 reorganizando el Instituto de Física de la Universidad (desde 1948 Instituto Max Planck de Física).

En 1955 se trasladaría a Münich, donde en 1958 sería nombrado Profesor de Física en la Universidad de esa ciudad.

Heisenberg realizó sus aportes más importantes en la teoría de la estructura atómica. En 1925 comenzó a desarrollar un sistema de mecánica cuántica, denominado mecánica matricial, en el que la formulación matemática se basaba en las frecuencias y amplitudes de las radiaciones absorbidas y emitidas por el átomo y en los niveles de energía del sistema atómico.

Su nueva teoría se basaba únicamente en lo que es observable, es decir , en la radiación emitida por el átomo. No podemos, asignar a un electrón una posición en el espacio en un momento dado, ni seguirlo en su órbita , por lo que no podemos asumir que existen realmente los sistemas orbitales por Niels Bohr. Las magnitudes mecánicas, tales como la posición, velocidad , etc. deben estar representadas, no por los números ordinarios , sino por estructuras matemáticas abstractas llamadas «matrices» y así Heisenberg formuló su nueva teoría en términos de ecuaciones matriciales. Sin embargo su formulación y resolución es extremadamente complejo en términos matemáticos.
El principio de incertidumbre desempeñó un importante papel en el desarrollo de la mecánica cuántica y en el progreso del pensamiento filosófico moderno. Entre sus numerosos escritos se encuentran «Los principios físicos de la teoría cuántica», «Radiación cósmica, Física y filosofía» e «Introducción a la teoría unificada de las partículas elementales».

En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre establece que la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas sean conocidas con precisión arbitraria. Sucintamente, afirma que no se puede determinar, en términos de la física cuántica, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimientos lineales y, por tanto, su masa y velocidad. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1925.

Heisenberg demostró que la incertidumbre en la posición de la partícula, multiplicada por la incertidumbre en su velocidad y por la masa de la partícula, nunca puede ser más pequeña que una cierta cantidad, conocida como constante de Planck.  Es una ley fundamental de la naturaleza.

Heisenberg señaló que para observar una partícula, hay que arrojar luz sobre ella. El cuanto de luz emitido, tendría como consecuencia la alteración de la partícula (independientemente del instrumento de observación) y con la energía recibida la partícula vería incrementada su energía cinética, por lo que tendería a desplazarse.

La mecánica cuántica, al contrario que la mecánica clásica, no predice un único resultado de cada observación. En su lugar, predice un cierto número de resultados posibles y nos da las únicamente las probabilidades de que una partícula pueda encontrase en cada uno de ellos.
El gran acierto de la teoría cuántica es que logra explicar prácticamente todo el mundo microscópico.

En 1932, Heisenberg, recibiría el Premio Nobel de Física por «La creación de la mecánica cuántica, cuyo uso ha conducido, entre otras cosas, al descubrimiento de las formas alotrópicas del hidrógeno».