Il cosidetto Paradosso del gatto di Schrodinger \u00e8 un famoso esperimento concettuale proposto nel 1935 da Erwin Schrodinger, per dimostrare le limitazioni della meccanica quantistica.
\nL’esperimento consisteva nel realizzare un sistema isolato dall’ambiente esterno, costituito come segue:<\/p>\n
Schrodinger voleva dimostrare la limitatezza della meccanica quantistica nel descrivere un sistema macroscopico. Per dovere di cronaca segnalo che lo stesso Schrodinger ebbe a dire, nel seguito, che avrebbe preferito non aver incontrato quel gatto.<\/p>\n
Il motivo della formulazione del paradosso \u00e8 il seguente. La meccanica quantistica e\u00e8 perfettamente deterministica al suo interno, in quanto le funzioni d’onda che descrivono lo stato del sistema evolvono nel tempo secondo la famosa equazione di Schrodinger, la quale permette di calcolare esattamente (se siamo bravi a fare i conti) lo stato futuro del sistema, dato lo stato attuale. Non c’\u00e8 nessuna “indeterminazione”, a questo livello, semmai l’unico limite \u00e8 che ci sono alcuni “stati del sistema” classicamente interessanti (per esempio avere una particella in una posizione e velocit\u00e0 note) che invece quantisticamente non esistono. Ripeto: semplicemente non esistono, non esiste per esempio uno stato in cui una particella si trova esattamente in un certo punto ed ha esattamente una certa velocit\u00e0. Quasi per “compensare” questa
\nlimitazione, la meccanica quantistica prevede degli stati “sovrapposti”, impossibili in meccanica classica (ed un po’ controintuitivi): per esempio pu\u00f2 esistere una particella che stia “contemporaneamente” in due posti differenti. Non c’\u00e8 nulla di indeterminato in questa “ubiquit\u00e0”, semplicemente esistono questi stati “sovrapposti”.<\/p>\n
L’indeterminazione nasce nel momento dell’interazione con il mondo “classico”, che tipicamente viene identificato come una “perturbazione”. In genere la perturbazione cui siamo interessati \u00e8 quella dovuta allo strumento di misura, che fa “collassare” la funzione d’onda in quello che tecnicamente si chiama un “autostato della quantit\u00e0 misurata”. Per dirla in parole semplici, “scompare” la sovrapposizione cos\u00ec strana di cui ho parlato sopra. Per continuare l’esempio, la particella viene trovata in uno solo dei due possibili posti, con una certa probabilit\u00e0, che \u00e8 quella cui ci si riferisce quando si dice che la meccanica quantistica \u00e8 una meccanica “probabilistica” (e corrisponde a quel 50% di probabilit\u00e0 di decadimento del materiale radioattivo di cui ho parlato nelle prime righe di questa risposta)<\/p>\n
Questo collasso, pero’, \u00e8 molto strano: perch\u00e8 l’interazione del sistema con uno strumento di misura deve cambiare l’evoluzione in modo probabilistico, mentre l’interazione del sistema con un qualsiasi altro oggetto quantistico cambia s\u00ec tale evoluzione, ma in modo perfettamente deterministico? In che cosa uno strumento di misura \u00e8 diverso da un altro oggetto? In fin dei conti uno strumento di misura deve rispettare le stessi leggi fisiche del sistema, e quindi, se la meccanica quantistica \u00e8 corretta, anche lo strumento di misura deve comportarsi di conseguenza. Quindi il collasso della funzione d’onda non dovrebbe avvenire, ma dovrebbe essere lo strumento di misura ad andare in una sovrapposizione di stati. Nel caso del paradosso il gatto dovrebbe essere CONTEMPORANEAMENTE vivo e morto! Con questa affermazione si voleva dimostrare l’incompletezza della meccanica quantistica nel descrivere la realt\u00e0 macroscopica (per la cronaca la meccanica quantistica riesce a prevedere molte propriet\u00e0 microscopiche con una precisione davvero impressionante!).
\nCi sono state alcune interpretazioni filosofiche del paradosso, invero molto estreme, che sono arrivate a dire che il collasso della funzione d’onda deriva dall’osservatore “umano”, in quanto gli strumenti di misura (ed i gatti) effettivamente vanno in una sovrapposizione di stati, la quale scompare grazie all’osservazione dello sperimentatore (il quale non va lui stesso in una sovrapposizione di stati a causa dell’esistenza dell’anima, sic!).
\nUn’interpretazione pi\u00f9 razionale e verificabile che \u00e8 andata per la maggiore a lungo \u00e8 stata quella secondo cui un sistema macroscopico, ossia fatto da un grandissimo numero di atomi, non pu\u00f2 trovarsi in una sovrapposizione di stati quantistici a causa della sua complessit\u00e0. Non sarebbe quindi la meccanica quantistica ad essere incompleta, ma la complessit\u00e0 dei sistemi macroscopici a farne “scomparire” gli effetti. Questo in realt\u00e0 non \u00e8 esattamente vero, in quanto sono stati osservati dei sistemi macroscopici che esibiscono comportamento quantistico. Quello che conta \u00e8 la cosiddetta “coerenza”, ma questo potrebbe essere oggetto di un altra domanda ed in prima approssimazione possiamo accettare il discorso sulla complessit\u00e0 accennato sopra.<\/p>\n
Prima di terminare vi segnalo che Jonathan Friedman e collaboratori hanno recentemente realizzato un sistema macroscopico che pu\u00f2 essere in un certo senso l’equivalente del gatto contemporaneamente vivo e morto (Nature 406, 43); ovviamente nei loro esperimenti reali i fisici non usano gatti come negli esperimenti concettuali, ed in questo caso hanno usato uno SQUID, un particolare dispositivo superconduttore, che sono riusciti a porre in uno stato in cui contemporaneamente passa e non passa corrente.<\/p>\n
Un libro molto interessante per approfondire i temi, anche filosofici, della meccanica quantistica e’ il seguente: Non e’ un testo facilissimo, ma lo consiglio comunque a tutti gli interessati in […]<\/p>\n","protected":false},"author":186,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[47],"tags":[],"class_list":["post-712","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fisica-quantistica-e-nucleare"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/712","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/users\/186"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=712"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/712\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=712"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=712"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=712"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\nGian Carlo Ghirardi
\nUn’occhiata alle carte di Dio<\/em>
\nIl saggiatore<\/p>\n
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