Meccanica Quantistica: dov’è il trucco?

Nel post precedente, abbiamo visto che, nel corso dei decenni, da un lato si sono accumulate le prove sperimentali favorevoli alla Meccanica Quantistica (MQ), dall’altro si è osservato che alcune caratteristiche della MQ sono “inevitabili”, anche nel caso in cui si riuscisse a elaborare una teoria alternativa ad essa.

Quindi, il buon senso potrebbe indurci ad adottare la linea di pensiero più naturale, e semplicemente accettare la MQ come la teoria “giusta” della Fisica fondamentale. Il fatto che essa non sia conciliabile con la Relatività Generale potrebbe essere alla fine risolto da una delle versioni della Teoria delle Stringhe, che sono tutto sommato un’estensione dell’approccio della MQ, e ne condividono punti concettualmente forti e discutibili. “Se non puoi batterli, unisciti a loro”, dice l’adagio, no?

Io invece, almeno per ora, vorrei esplorare insieme a voi le ragioni per cercare un’alternativa. La prima ragione, ovviamente, va ricercata nelle caratteristiche controverse della MQ di cui abbiamo già parlato; per ragioni che ho in parte già esposto altrove, io credo che sia molto difficile abbandonare il Realismo Scientifico e continuare ad avere la pretesa di avere una conoscenza coerente e affidabile di ciò che non siamo noi stessi. Inoltre, sono ugualmente poco incline ad accettare un Indeterminismo “fondamentale”, cioè non derivante da una nostra ignoranza di qualche elemento della realtà. Dato che abbiamo visto che il Realismo e il Principio di Località non sono entrambi veri, quindi, devo rinunciare al Principio di Località. Si tratta di un’idea apparentemente ragionevole, quasi scontata: ogni oggetto può essere influenzato solo da ciò che è nelle sue immediate vicinanze. Ossia, è un principio che si basa sul concetto di contiguità spazio-temporale; se è falso, allora in questa nozione apparentemente evidente c’è qualcosa che non torna. Ricordiamocelo, e andiamo avanti.

Volendo quindi preservare il Realismo, andiamo a esaminare più da vicino come mai la MQ lo metta in discussione. Come sappiamo, l’interpretazione canonica della MQ dice che non ha senso parlare delle proprietà, ad esempio delle particelle elementari, se non quando le si osservano. Ma quali proprietà? Non tutte! Lo stesso Bohr, padre dell’interpretazione strumentalista della MQ, dice che “l’uso di concetti spaziotemporali nella descrizione dei fenomeni atomici deve essere limitato alla registrazione di osservazioni” (il grassetto è mio). Infatti, se immaginiamo di osservare la posizione di un elettrone in due diversi punti A e B, la MQ dice che nei nostri calcoli dobbiamo tener conto di tutti i possibili percorsi che l’elettrone potrebbe aver seguito per andare da A a B, proprio perché non possiamo sapere nulla della sua posizione e della sua velocità quando non lo osserviamo.

path integral

Benissimo: però un elettrone ha anche altre proprietà, e ce ne sono alcune che sono note e che consideriamo invariabili anche quando non osserviamo l’elettrone. Di quelle ha senso parlare anche quando non stiamo osservando l’elettrone: ad esempio lo spin o la carica elettrica dell’elettrone non cambiano mai. Come mai c’è questa differenza?

Il motivo “matematico” è che alcune grandezze fisiche, come la posizione o la velocità di un elettrone, sono soggette al famoso Principio di Indeterminazione di Heisenberg, il che vuol dire che ci sono stati dell’elettrone in cui la posizione è determinata e la velocità no, e altri in cui vale il contrario. Invece, la carica elettrica non è soggetta al Principio di Indeterminazione: in qualsiasi possibile stato, l’elettrone ha sempre la stessa carica. Un modo di vedere la differenza con la Fisica Classica è proprio questo: in MQ, ci sono grandezze fisiche sottoposte al Principio di Indeterminazione. E quali sono?

Sono, guarda un po’, quelle che hanno a che fare con lo spazio-tempo. Ecco perché nella citazione di Bohr prima ho evidenziato il fatto che fossero i concetti spaziotemporali a dover essere usati con cautela. Ed ecco perché ho sottolineato il fatto che se il Principio di Località non è valido, potrebbe darsi che sia il concetto di Località a essere mal definito.

Insomma, quello che viene da sospettare è che il “trucco” della MQ non stia nel fatto che non abbia senso parlare della realtà quando non la osserviamo, ma che siano le proprietà spaziotemporali della realtà a non essere… reali. Forse le curiose proprietà della MQ dipendono dal fatto che è una teoria che presuppone un “tessuto” di spazio-tempo (in Fisica si dice che è una teoria background-dependent), che potrebbe non essere un concetto così affidabile.

Nel prossimo post, vedremo che in realtà lo stesso Einstein aveva individuato questa debolezza nella sua stessa teoria della Relatività Ristretta, e che aveva faticosamente abbandonato questo presupposto nella teoria della Relatività Generale.

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3 thoughts on “Meccanica Quantistica: dov’è il trucco?

  1. Pingback: Meccanica Quantistica, spazio-tempo e Einstein | L'Incompetente

  2. Partendo dal presupposto che due particelle subatomiche “accoppiate” lo rimangano anche se le si separano, portandole a distanze pressoche infinite l’una dall’altra, (infatti cambiando lo spin di una delle due si inverte automaticamente lo spin dell’altra) mi è venuto da presuppore, pur non conoscendo le teorie della relativita di Heinstein, che il concetto di spazio-tempo per quanto riguarda le particelle subatomiche, è completamente da rivedere, o meglio si puo dire che per suddette particelle esso, lo Spazio-tempo, non esista. Da cui anche il principio di indeterminazione di Heisenawer:

  3. Caro occhio di lince con professionale sintesi hai centrato il problema. il concetto di spaziotempo, così come formulato nelle teorie della relatività di Einstein si è rivelato estraneo alla realtà oggettiva della natura proprio attraverso i fenomeni così detti EPR, che come dimostrano gli esperimenti eseguiti in laboratorio, sono una realtà fisica. Nel Forum Il segreto dell’universo – Mente e materia avrai modo di conoscere in maniura più ampia il mio pensiero al riguardo. Saluti cari da un Angelo eretico.

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