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15 gennaio 2013

La meccanica dei quanti

La scorsa settimana ho ricondiviso sul mio profilo di Facebook un meme (qui a lato) con la scritta Accesa e Spenta. Pochi minuti dopo e alcuni colleghi fisici hanno subito voluto puntualizzare che il paragone tra la luce del frigorifero e il gatto di Schrodinger non fosse esatto. La disputa non è proprio di lana caprina, di mezzo c'è il fondamento della meccanica quantistica e non è nemmeno così chiaro ai fisici come testimonia un recente sondaggio pubblicato su Nature organizzato da Anton Zeilinger dell'università di Vienna.

Metà della comunità degli intervistati hanno detto che le proprietà degli oggetti fisici sono ben definite a priori  e indipendenti dall'azione di misura, mentre il restante 50% è convinto dell'esatto contrario. Non è la prima volta che la comunità scientifica è divisa su queste fondamenta della meccanica dei quanti, forse quella più celebre è tra Einstein e Bohr con la famosa frase del genio tedesco "Dio non gioca a dadi".

Ma allora è una teoria sbagliata? Assolutamente no, ma è veramente intrigante il fatto che una teoria così precisa nel fare previsioni abbia ancora problemi di interpretazione esattamente come li aveva appena nata.

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6 commenti:

  1. Ma "Dio non gioca a dadi" perche` e` egli stesso un elemento perturbatore del gioco?

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  2. molto perturbatore.
    Si narra che Bohr rispose "Smettila di dire a Dio cosa deve fare con i dadi!"


    Aspetto di recuperare i post su FB e poi mi scateno sul post e riportare un articolo interessante.
    Intanto la butto là: secondo me, il paradosso di Schrodinger è generalmente travisato, almeno nell'idea che ne aveva Schrodinger.

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  3. Allora, lancio il pomo della discordia :-)

    Come dicevo dall'altro lato sul gatto di Schrodinger, secondo me non è corretto dire che è il processo di misura (l'apertura della scatola) che permette alla funzione d'onda di decidere se il gatto è vivo o morto.
    Portavo l'esempio di una scatola trasparente, in questo caso l'osservatore puo' sapere lo stato del gatto senza interagire con il sistema. Non credo dipenda dall'emissione di fotoni che raggiunge l'osservatore: infatti i fotoni emessi dal sistema gatto+fiala non possono sapere se la parete sarà trasparente o meno (né se c'è uno strumento di misura, come nel paradosso di Wigner).
    Quindi la riduzione del pacchetto d'onda in seguito alla misura (che è un postulato! ovvero è un qualcosa di esterno alla teoria che si impone per farla combaciare con la realtà osservata) non è applicabile in questo caso.
    Più sottile è l'idea della decoerenza quantistica, ma certamente questo concetto - cosi' come quello di stato entangled - era ancora estraneo a Schrodinger. Tantomeno Schrodinger credeva che il gatto fosse realmente in una sovrapposizione di stati nella scatola chiusa. Lo scopo era un altro: quello di mostrare che la meccanica quantistica semplicemente non è in grado di dire se il gatto è vivo o morto. L'unico modo per saperlo è aprire la scatola e vedere (ovvero, tecnicamente, effettuare una misura). Prima di aprire la scatola, la MQ ci permette di calcolare solo delle probabilità. E' una cosa che si insegna dai primi anni di università e non c'è nulla di strano in questo, secondo me, anzi spiega la necessità di introdurre il postulato della riduzione del pacchetto d'onda.
    La meccanica quantistica è un modello che non permette di fare previsioni precise sulla realtà prima della misura. Perché la MQ è e resta una teoria basta sulla misura. L'intera MQ, se si guarda bene, è la formalizzazione del processo di misura.
    E non potrebbe essere altrimenti: nel momento in cui si vuole verificare una qualunque previsione e si passa in laboratorio, beh, non si scappa dal processo di misura.

    La MQ funziona bene. Certo, non ci deve sorprendere più di tanto alla fine. E' una macchinetta per tirare fuori probabilità, e nella maggior parte dei casi è sufficiente.
    Ma nel piccolo, beh, nonostante i progressi ancora restiamo a bocca aperta davanti all'esperimento delle due fenditure.

    Credo che il punto centrale della questione rimane nella frase di Bohr, che resta uno dei massimi filosofi della MQ: "È sbagliato pensare che lo scopo della fisica sia di trovare com'è la natura. La fisica riguarda ciò che possiamo dire riguardo alla natura.".
    In questa frase c'è più di quanto sembri a prima vista.

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  4. Giusto per aggiungere carne al fuoco: www.preposterousuniverse.com/blog/2013/01/17/the-most-embarrassing-graph-in-modern-physics/

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  5. Molto interessante. Anche il fatto che l'interpretazione del potenziale quantomeccanico di Bohm non è presa in considerazione (ma sono solo 33 partecipanti, d'altra parte).

    Non sono d'accordo al 100% con l'interpretazione di Bohr, ma alla fine credo che sia quella che più si avvicini alla realtà delle cose.

    In uno dei commenti, qualcuno ha tirato in ballo la famosa frase (detta anche dal mio docente di IFT, quando facevamo troppe domande "filosofiche"):
    shut up and calculate!
    Io penso che si è andati troppo lontani in questa direzione, nel senso che a forza di fare e verificare calcoli si è un po' perso di vista quello che la MQ realmente rappresenta.


    Credo che la frase di Bohr riportata nell'altro post sia il vero senso della MQ. Un commento all'articolo è particolarmente pertinente secondo me: il problema è che cerchiamo di applicare le categorie mentali della fisica classica al mondo subatomico e questo genera dei problemi logici.

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  6. E aggiungiamo anche questo:

    http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=common-interpretation-of-heisenbergs-uncertainty-principle-is-proven-false

    RispondiElimina

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