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Clásico de la indeterminación y la incertidumbre de la medición

En una de sus conferencias, Feynman sostiene que la física clásica es esencialmente indeterminada. Aquí he intentado destilar su original argumento que se refiere a las colisiones de (clásica) de los átomos en las gotas de agua de una cascada [1]:

De pequeñas partículas de tamaño característico $R$ cuyas posiciones y los impulsos son inicialmente medidos con la incertidumbre ("error") $\left[\Delta x\right]_0$ $\left[\Delta p\right]_0$ respectivamente, habrá una incertidumbre en la posición $\left[\Delta x\right]_t$ se producen algún tiempo $t$ más tarde. Deje $\tau$ algún tiempo para que $\left[\Delta x\right]_\tau >> R$, el siguiente debe contener:

$$\tau \propto -\log(\left[\Delta x\right]_0)$$

Me gustaría saber de una escuela primaria argumento de por qué esto es así, o si hay algún tipo de principal que conecta la medición inicial de error de forma logarítmica a $\tau$ (el tiempo después del cual el sistema es prácticamente indeterminado)?


[1] Feynman Lectures Volumen III, Capítulo 2-10:

"Dada una precisión arbitraria, no importa el grado de precisión, uno puede encontrar un tiempo lo suficientemente largo que no podemos hacer predicciones válidas para el tiempo...El tiempo pasa, de hecho, sólo logarítmicamente con el error, y resulta que sólo en una muy, muy pequeña de tiempo perdemos toda nuestra información. Si la precisión es llevado a ser una parte en miles de millones y miles de millones y miles de millones - no importa cuántos miles de millones deseamos, siempre paramos en algún lugar, entonces podemos encontrar un tiempo menor que el tiempo que se tomó para el estado de la exactitud - después de que ya no podemos predecir lo que va a suceder!"

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JRT Puntos 97

Feynmann está hablando sobre el movimiento caótico.

A muy grandes rasgos, en un sistema caótico si dos trayectorias difieren por una cierta cantidad $\Delta x$ la diferencia entre ellos aumenta exponencialmente con el tiempo:

$$ \Delta x(t) \approx \Delta x(0) e^{t/\lambda} $$

donde $\lambda$ es una escala de tiempo característica del sistema llamado de Lyapunov en tiempo.

La ecuación que usted cita es simplemente la ecuación anterior se reagrupan para dar:

$$ t \approx \lambda \log\left(\frac{\Delta x(t)}{\Delta x(0)}\right) $$

Sistemas caóticos son deterministas, pero para cualquier sistema real nunca podemos medir las condiciones iniciales, precisamente, por lo que en la práctica hay algún error experimental $\Delta x(0)$ que nunca es cero, y este error se incrementa exponencialmente con el tiempo. Que hace que sea imposible predecir el movimiento de los verdaderos sistemas caóticos por más de un período de tiempo limitado. Pronóstico del tiempo es el ejemplo canónico de este.

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