¿Cuáles son algunas de las formas en que aparece la complementariedad en la mecánica cuántica? ¿Qué tiene esto que ver con la incertidumbre cuántica?

El principio de complementariedad establece que hay ciertas cualidades o cantidades que no pueden observarse al mismo tiempo.

Un buen ejemplo es que no se puede observar la naturaleza de las olas y la naturaleza de las partículas de la luz al mismo tiempo. La interferencia de luz de doble rendija solo es posible si piensas en la luz estrictamente como una onda. El efecto fotoeléctrico solo puede explicarse si trata la luz estrictamente como una partícula. Nada en la descripción clásica de una “partícula” permite la interferencia. Del mismo modo, la descripción clásica de una “onda” no explica los detalles del efecto fotoeléctrico. Esto es cierto para los electrones y otras partículas “clásicas” así como lo es para la luz.

El principio de complementariedad también se aplica a ciertas cantidades. Por ejemplo, la posición y el momento están unidos por la complementariedad, al igual que la energía y el tiempo. Estos se describen en los principios de incertidumbre de Heisenberg:

[matemáticas] \ Delta p_x \ Delta x \ ge \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

[matemática] \ Delta E \ Delta t \ ge \ frac {\ hbar} {2} [/ matemática]

Cuanto más segura sea su medida de impulso, menos segura será su medida de posición. Cuanto más segura sea su medición de energía, menos segura será su medición de tiempo. Si conoce uno con certeza, no tiene idea del otro.

También puede tener una especie de “tricotomía” (a diferencia de las “dicotomías” en ejemplos anteriores). Por ejemplo, el “giro” de una partícula tiene tres componentes, [math] s_x [/ math], [math] s_y [/ math] y [math] s_z [/ math]. Solo uno de estos tres puede tener un valor definido, mientras que los otros dos deben permanecer indefinidos.