I SEGRETI DELLO STATO QUANTICO

10 mar 2017

Dall'articolo RIFLESSIONI SULL'INFINITO:

http://lastellarossa.blogspot.com/2017/05/riflessioni-sullinfinito.html

 "Nella fisica classica c'è, in accordo con il senso comune, un mondo obiettivo esterno. Tale mondo si evolve in modo chiaro e deterministico, ed è governato da equazioni matematiche ben precise. Questo vale per le teorie di Maxwell e di Einstein come per l'originario sistema newtoniano. Si ritiene che la realtà fisica esista indipendentemente da noi, e come sia esattamente il mondo fisico non dipende dal nostro criterio di osservazione. Inoltre il nostro corpo e il nostro cervello fanno parte anch'essi di tale mondo. Anch'essi si evolverebbero secondo le stesse equazioni classiche precise e deterministiche. Tutte le nostre azioni devono essere fissate da queste equazioni, per quanto noi possiamo pensare che il nostro comportamento sia influenzato dalla nostra volontà cosciente. Un tale quadro sembra costituire lo sfondo delle argomentazioni filosofiche più serie sulla natura della realtà, delle nostre percezioni coscienti e del nostro apparente libero arbitrio. Qualcuno potrebbe avere lo sgradevole convincimento che in tutto questo dovrebbe svolgere un ruolo anche la teoria quantistica: quel sistema fondamentale ma sconvolgente sorto, nei primi decenni del nostro secolo, da osservazioni di sottili discrepanze fra il comportamento reale del mondo e le descrizioni della fisica classica. A molti l'espressione "teoria quantistica" evoca semplicemente la vaga idea di un principio di indeterminazione che, a livello di particelle, atomi e molecole, proibisce la precisione nelle nostre descrizioni e fornisce semplicemente un comportamento probabilistico. In realtà, come vedremo, le descrizioni quantistiche sono molto precise, anche se radicalmente diverse da quelle familiari della fisica classica. Troveremo inoltre che, nonostante la diffusione di un'opinione contraria, le probabilità non hanno origine al livello delle particelle, degli atomi o delle molecole, che si evolvono in modo deterministico, bensì, a quanto pare, attraverso una qualche misteriosa azione su scala maggiore connessa con l'emergere di un mondo classico che noi possiamo percepire in modo cosciente. Noi dobbiamo tentare di capire questo fatto, e come la teoria quantistica ci costringa a modificare la nostra concezione della realtà fisica. Si tende a pensare che le discrepanze fra teoria quantistica e teoria classica siano molto piccole, ma in realtà esse sono alla base anche di molti fenomeni fisici su scala ordinaria. L'esistenza stessa di cospi solidi, la resistenza e le proprietà fisiche di materiali, la natura della chimica, i colori delle sostanze, i fenomeni del congelamento e dell'ebollizione, il grado di precisione della trasmissione ereditaria: queste e molte altre proprietà familiari possono essere spiegate solo con l'aiuto della teoria quantistica. Il fenomeno stesso della coscienza potrebbe essere incomprensibile in termini puramente classici. La nostra mente potrebbe essere infatti una qualità radicata in qualche carattere strano e mirabile di quelle leggi fisiche che governano effettivamente il mondo in cui viviamo, anzichè essere solo un carattere di un qualche algoritmo tradotto in pratica dai cosiddetti "oggetti" di una struttura fisica classica. Forse, in un certo senso, è questa la ragione per cui noi come esseri senzienti dobbiamo vivere in un mondo quantistico, anzichè in un mondo del tutto classico, nonostante tutta la ricchezza, e in effetti il mistero, che è già presente nell'universo classico. Può richiedersi un mondo quantistico affinchè esseri pensanti e senzienti, come noi stessi, possano esser fatti della sua sostanza? Una domanda come questa sembra appropriata più per un Dio impegnato a costruire un universo abitato, che non per noi! E' però pertinente anche per noi. Se un mondo classico non è qualcosa di cui possa far parte la coscienza, la nostra mente deve dipendere in qualche modo da deviazioni specifiche dalla fisica classica. Questa è una considerazione in cui tornerò più avanti in questo libro. Noi dobbiamo in effetti affrontare la teoria quantistica, la più esatta e misteriosa fra le teorie fisiche, se vogliamo analizzare in profondità alcune fra le questioni più importanti della filosofia: come si comporta il nostro mondo e che cosa costituisce le menti, ossia di fatto noi stessi? Eppure un giorno la scienza potrebbe darci una comprensione della natura più profonda di quella che è in grado di fornirci in teoria quantistica. Secondo la mia opinione personale, la stessa teoria quantistica non è altro che una soluzione provvisoria, sotto certi aspetti inadeguata a fornire un quadro completo del mondo in cui viviamo. Questo fatto non ci fornisce però nessuna giustificazione: se vogliamo farci un'idea filosofica approfondita, dobbiamo comprendere l'immagine del mondo secondo la teoria quantistica esistente. Purtroppo i diversi teorici tendono ad avere punti di vista molto diversi (anche se equivalenti dal punto di vista dell'osservazione) sulla realtà di questa immagine. Molti fisici, ispirandosi alla figura centrale di Niels Bohr, direbbero che non esiste alcun immagine obiettiva. Al livello quantistico non esiste una realtà esterna. In qualche modo, la realtà emerge solo in relazione ai risultati di misurazioni. La teoria quantistica, secondo quest'opinione, fornirebbe solo un procedimento di calcolo, e non tenterebbe di descivere il mondo com'è realmente. questo atteggiamento verso la teoria mi sembra troppo disfattista e io seguirò la linea più positiva che attribuisce alla descrizione quantistica una realtà fisica obiettiva: lo stato quantico. Esiste un'equazione molto precisa, l'equazione di Schrodinger, la quale fornisce un'evoluzione temporale completamente deterministica per questo stato. C'è però qualcosa di molto strano nel rapporto fra l'evoluzione temporale dello stato quantico e il comportamento reale del mondo fisico che si può osservare. Di tanto in tanto, ogni volta che consideriamo che abbia avuto luogo una misurazione, dobbiamo scartare lo stato quantico che abbiamo laboriosamente sviluppato, e usarlo solo per calcolare varie probabilità che lo stato salti all'uno o all'altro di un insieme di nuovi stati possibili. Oltre alla stranezza di questi "salti quantici", c'è il problemaa di valutare quale sia lo status di un ordinamento fisico che decide che sia stata effettuata effettivamente una misurazione. L'apparecchiatura di misurazione stessa, dopo tutto, è composta presumibilmente di costituenti quantici, e dovrebbe quindi evolversi anch'essa secondo l'equazione deterministica di Schrodinger. Perchè abbia luogo effettivamente una misurazione è necessaria la presenza di un essere cosciente?Io penso che solo una piccola minoranza di fisici quantistici risponderebbero affermativamente a questa domanda. Gli stessi osservatori umani sono costruiti presumibilmente anch'essi con minuti componenti quantici! Più avanti nel corso di questo capitolo esamineremo alcune fra le strane conseguenze di questo salto dello stato quantico: per esempio, come una misurazione in un luogo possa causare apparentemente il verificarsi di un salto in una regione lontana! Ma prima ci imbatteremo in un altro fenomeno strano: a volte due vie alternative che un oggetto potrebbe prendere indifferentemente se gli viene permesso di percorrerle separatamente, si cancellano completamente fra loro se all'oggetto viene permesso di percorrerle entrambe, cosicchè ora non ne viene percorsa nessuna! Esamineremo anche, in modo abbastanza dettagliato, come vengano descritti in realtà gli stati quantici. Vedremo quanto differiscano queste descrizioni dalle descizioni classiche corrispondenti. Per esempio, una particella può apparire presente simultaneamente in due luoghi! Cominceremo anche a farci un'idea di quanto siano complicate le descizioni quantistiche quando si devono considerare assieme varie particelle. Risulta che le particelle non hanno descizioni individuali, ma devono essere considerate come complesse sovrapposizioni di loro disposizioni alternative prese tutte assieme. Vedremo come mai diverse particelle dello stesso tipo non possano avere identità separate l'una dall'altra. Esamineremo, nei particolari, la proprietà strana (e fondamentale nella meccanica quantistica) dello spin. Considereremo gli importanti problemi sollevati dal paradossale esperimento mentale del "gatto di Schrodinger" e dei vari orientamenti diversi espressi dai teorici, in parte come tentativo di risolvere questo rompicapo davvero fondamentale".

Dal libro LA MENTE NUOVA DELL'IMPERATORE di ROGER PENROSE, pag 289-290-291-292; capitolo MAGIA QUANTISTICA E MISTERO QUANTISTICO.