mercoledì 2 marzo 2011

Principi della teoria quantistica

Mi piacerebbe riportare tutta l’esposizione della teoria quantistica esposta da Tiziano Cantalupi, che la definisce “la più grande rivoluzione scientifica di tutti i tempi”, ma sarebbe troppo lungo e poi ognuno potrebbe cercarsela su internet.
Possiamo riassumere la teoria quantistica in quattro assiomi fondamentali:

- Non esiste una realtà obiettiva della materia, ma solo una realtà di volta in volta creata dalle "osservazioni" dell’uomo.
- Le dinamiche fondamentali del micromondo sono caratterizzate dall'acausalità.
- E’ possibile che, in determinate condizioni, la materia possa "comunicare a distanza" o possa "scaturire" dal nulla.
- Lo stato oggettivo della materia, è caratterizzato da una sovrapposizione di più stati.
Si può inoltre leggere:
l’universo non può più essere considerato una mera collezione di oggetti, ma una inseparabile rete di modelli di energia vibrante, nei quali nessun componente ha realtà indipendente dal tutto.
E ancora:
"Tra due particelle [correlate] che si allontanano l'una all'altra nello spazio, esiste una forma di azione-comunicazione permanente. [...] Anche se due fotoni si trovassero su due diverse galassie continuerebbero pur sempre a rimanere un unico ente ..."
E ancora:
Una delle principali peculiarità della meccanica quantistica è data dal fatto che in essa lo stato e l'evoluzione di un sistema fisico vengano descritti in maniera intrinsecamente probabilistica. Spesso si ricorre ad una visualizzazione del comportamento di una particella in termini di "funzione d'onda" o "onda di probabilità". Nei casi più generali, tuttavia, a una tale visione "pittorica" si può dover sostituire una descrizione ancora più "astratta", in cui la fase complessa oscillante (l'"onda di probabilità") è associata a grandezze, come lo spin, senza un equivalente classico, come invece sono la posizione e il momento che caratterizzano l'usuale funzione d'onda.
E ancora:
La natura assolutamente nuova della probabilità che la meccanica quantistica è costretta ad introdurre si rende evidente nella differenza fra una miscela statistica, corrispondente al concetto classico di probabilità, e una sovrapposizione coerente. Uno degli effetti più famosi che questo nuovo concetto di probabilità racchiude è dato dal cosiddetto principio di indeterminazione di Heisenberg: esistono coppie di variabili (dette tra loro non compatibili), come posizione e impulso di una particella, il cui valore non può essere neanche in linea di principio conosciuto simultaneamente con precisione arbitraria, indipendentemente dall'accuratezza sperimentale con cui vengono effettuate le misure. In generale, le coppie di grandezze che in meccanica quantistica risultano non compatibili corrispondono proprio alle coppie di variabili coniugate che in meccanica classica permettevano di predire, attraverso le equazioni del moto, lo stato futuro del sistema con precisione arbitrara. Il carattere probabilistico della meccanica quantistica, cioè, permea questa nuova teoria sin dalle sue fondamenta.
E ancora:
In meccanica classica, lo stato di una particella viene definito attraverso il valore esatto delle due quantità osservabili posizione e impulso (variabili canoniche); in meccanica quantistica, invece, lo stato di una particella è descritto (nella rappresentazione di Schroedinger) da una funzione d'onda. Essa non ha un proprio significato fisico, mentre lo ha il suo modulo quadro, che fornisce la distribuzione di probabilità della osservabile posizione: per ogni punto dello spazio, assegna la probabilità di trovare la particella in quel punto, quando si misura la sua posizione. Il significato di questa probabilità può essere interpretato come segue: avendo a disposizione infiniti sistemi identici, effettuando la stessa misura su tutti i sistemi contemporaneamente, la distribuzione dei valori ottenuti è proprio il modulo quadro della funzione d'onda. Similmente, il modulo quadro della trasformata di Fourier della funzione d'onda fornisce la distribuzione di probabilità dell'impulso della particella stessa.
E ancora:
Alcune funzioni d'onda descrivono distribuzioni di probabilità che sono costanti nel tempo. Molti sistemi trattati in meccanica classica possono essere descritti da queste onde stazionarie. Ad esempio, un elettrone in un atomo non eccitato è descritto classicamente come una particella che ruota attorno al nucleo dell'atomo, mentre in Meccanica quantistica essa è descritta da un'onda stazionaria che presenta una determinata funzione di distribuzione dotata di simmetria sferica rispetto al nucleo. Questa intuizione è alla base del modello atomico di Bohr
E ancora:
Secondo questa interpretazione, quando viene effettuata una misura di un'osservabile, la parte di funzione d'onda pertinente a quell'osservabile "collassa", (vedi collasso della funzione d'onda), portando ad una funzione d'onda che fornisce la massima probabilità (evento certo) al valore ottenuto in quella misura, che viene chiamata autofunzione dell'osservabile misurato
E ancora:
Il principio di indeterminazione di Heisenberg porta inoltre al concetto di osservabili incompatibili: si tratta di coppie di osservabili in cui la conoscenza completa di una delle due porta alla completa mancanza di conoscenza sull'altra. Nel caso precedente, una misura di posizione porta alla completa ignoranza sulla velocità. Allo stesso modo sono incompatibili l'energia e l'intervallo di tempo nel quale tale energia è scambiata. Detto in altre parole, il collasso della funzione d'onda associata ad un'osservabile, porta ad una funzione di distribuzione uniforme, su tutto il dominio di definizione, per l'osservabile ad essa coniugata.
Non voglio proseguire per non stancare i lettori.
Dirò solo che Einstein era un acerrimo nemico della dinamica quantistica tanto da giungere a dire:
“Trovo assolutamente intollerabile l'idea che un elettrone esposto a radiazione scelga di sua spontanea volontà non soltanto il momento di "saltare", ma anche la direzione del "salto". In questo caso preferirei fare il croupier di casinò piuttosto che il fisico.”

Inolre Einstein non accettava inoltre l'assunto della meccanica quantistica in base al quale qualcosa esiste solo se viene osservato. Einstein sosteneva che la realtà (fatta di materia, radiazione, ecc...) sia un elemento oggettivo, che esiste indipendentemente dalla presenza o meno di un osservatore e indipendentemente dalle interazioni che può avere con altra materia o radiazione. Bohr al contrario sosteneva che la realtà (dal punto di vista del fisico, chiaramente) esiste o si manifesta solo nel momento in cui viene osservata anche perché, faceva notare, non esiste neanche in linea di principio un metodo atto a stabilire se qualcosa esiste mentre non viene osservato. È rimasta famosa, tra i lunghi e accesi dibattiti che videro protagonisti proprio Einstein e Bohr, la domanda di Einstein rivolta proprio a Bohr "Allora lei sostiene che la luna non esiste quando nessuno la osserva?". Bohr rispose che la domanda non poteva essere posta perché concettualmente priva di risposta.

Quello che io personalmente penso:

"Tutto l'effimero non è che un simbolo"
Goethe

(DA FOCUS)

Nessun commento:

Posta un commento

Nota. Solo i membri di questo blog possono postare un commento.

POST IN EVIDENZA

  5G, Riscaldamento Climatico, Alta Velocità.  Come Politica E Media Influenzano La Scienza    https://www.amazon.com/dp/B08QDK3DN8?ref_=pe_...