Gli
Autori
Robert Crease insegna filosofia all'Università Stony Brook.
Alfred Scharff insegna fisica nello stesso ateneo.
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Robert Crease |
Editore
Codice, Torino, 2015.
Ed. or., The Quantum Moment (2014).
ISBN:
978-88-7578-532-1
Quale impatto ha avuto questa straordinaria scoperta presso l'opinione pubblica? Il libro tratta l'argomento da molteplici punti di vista, sia tecnico (con le formule) che divulgativo.
In più, parla anche dei principali articoli di giornale che uscirono negli anni venti-trenta sulla stampa europea e nordamericana. Ci sono anche delle vignette umoristiche!
Io volevo rileggere la spiegazione del famoso esempio teorico noto come "Il gatto di Schrodinger".
È la prima cosa che sono andato a cercare. Mi sono sempre divertito nel leggere questa esemplificazione di come il micromondo appaia completamente diverso dal macromondo. In questo libro ho avuto una sorpresa: ho trovato anche un'esemplificazione molto efficace di Albert Einstein. La riporto integralmente:
In un discorso che pronunciò nel 1950, Albert Einstein descrisse uno degli esempi più semplici di comportamento aleatorio nella fisica quantistica. Immaginate di avere un'onda che incide sulla superficie che separa due mezzi rifrattivi. La teoria di Maxwell garantisce che ci saranno un'onda trasmessa e una riflessa. Ora, indebolite l'intensità di quest'onda in modo tale che arrivi alla superficie solo un fotone al mese: questo fotone passerà dall'altra parte o rimbalzerà e tornerà indietro? Non c'è modo di saperlo! Possiamo sapere qual è la probabilità che avvenga una cosa piuttosto che l'altra, ma non possiamo sapere quale delle due effettivamente accadrà. (pp. 98-99)
Ho scoperto in questo libro che Einstein è stato il più assiduo avversario dei sostenitori della meccanica quantistica. Lui, fisico, espresse molti dubbi sulla bontà della teoria. Asseriva che "Dio non gioca a dadi" (l'espressione è contenuta in una lettera indirizzata a Max Born nel 1926, p. 218). Einstein ebbe una lunga disputa con Niels Bohr che si protrasse per tutti gli anni trenta. Mosso dalla convinzione che il principio di "causalità un giorno tornerà" (p. 224), lo scienziato tedesco s'impegnò a dimostrare "l'incompletezza della meccanica quantistica" (p. 225). Nel maggio 1935 pubblicò un articolo sulla "Physical Review" (firmato con due suoi collaboratori) che divenne noto come articolo EPR dai nomi dei tre firmatari: Einstein, Podolsky e Rosen. Erwin Schrödinger salutò positivamente il saggio ed intervenne, a sua volta, con un contributo. Il suo articolo uscì nell'ottobre 1935 con il titolo The Present Situation in Quantum Mechanics e passò alla storia perché in esso vi compare per la prima volta l'esperimento mentale che ha per protagonista un gatto. Il gatto di Schrödinger (pp. 242-243).
quantità di moto = una quantità vettoriale che lega la velocità alla massa.
Nella teoria dei quanti, la posizione e la quantità di moto non sono variabili (entità che posono assumere un insieme di valori) ma operatori (funzioni che agiscono su stati fisici) e che tali operatori, sono non commutativi. (p. 161)
La teoria dei quanti sembra in grado di porre un limite alla nostra conoscenza. (p. 169)
L'impossibilità di misurare con esattezza sia la posizione sia la quantità di moto di un elettrone implica che gli elettroni non possiedono una posizione e una quantità di moto. […] Ogni volta che il fisico compie osservazioni su scala atomica o elettronica scopre fenomeni la cui natura e il cui comportamento sono tali da impedirgli di individuare una causa, e per i quali il concetto stesso di causa non ha senso. (p. 170)
“Il mondo non è intrinsecamente razionale [come diceva Newton] o comprensibile, ma acquista tali proprietà in maniera progressiva a mano a mano che risaliamo dal regno dell'infinitamente piccolo a quello degli oggetti ordinari”. (citazione, p. 171)
Se volessimo descrivere il fenomeno in maniera approssimativa diremmo che, osservando o misurando una particella lo sperimentatore la “disturba”. È come dire che una particella possiede già una posizione e una quantità di moto e che la misura ne altera i valori. In realtà le cose non stanno affatto così. In meccanica quantistica, prima della misura è impossibile parlare di posizione e di quantità di moto di una particella; quest'ultima, qualunque sia la sua natura – peraltro chiamare particella un'entità priva di posizione e di quantità di moto fa un effetto strano – acquisisce una posizione e una quantità di moto solo nel momento in cui entra in contatto con l'apparato sperimentale. (pp. 175-76)
Il principio di indeterminazione, inoltre, non vale per tutte le proprietà del micromondo: la massa e la carica elettrica, per esempio, hanno valori perfettamente definibili e precisi. Il vincolo si applica solo ad alcune coppie di variabili, le cosiddette variabili coniugate, che tornano ad essere visualizzabili al prezzo di una certa indeterminazione del loro valore. (p. 186)
È come se i fenomeni atomici fossero astrazioni: se predisponiamo gli strumenti per cercare un comportamento di tipo corpuscolare lo troveremo. [Allo stesso modo, se li predisponiamo per rilevare un moto ondulatorio, lo osserveremo] (p. 208)
Quando si conosce la quantità di moto di una particella, la sua posizione non possiede alcuna realtà fisica.