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Il gatto di Schrödinger

 

L’esperimento mentale noto come il gatto di Schrödinger è uno dei concetti più famosi e fraintesi della meccanica quantistica . Pensando profondamente a questo proposito, i ricercatori sono arrivati ​​a intuizioni spettacolari sulla realtà fisica.

Chi ha inventato il gatto di Schrödinger?

Il fisico austriaco Erwin Schrödinger, che aiutò a fondare la disciplina della meccanica quantistica, concepì per la prima volta il suo enigma felino nel 1935 come un commento ai problemi originariamente posti dal luminare Albert Einstein.

Mentre sviluppavano la loro nuova comprensione del regno subatomico, la maggior parte dei colleghi di Einstein e Schrödinger si erano resi conto che le entità quantistiche esibivano comportamenti estremamente strani.

Il fisico danese Niels Bohr ha sostenuto l’idea che particelle come gli elettroni non avessero proprietà ben definite fino alla loro misurazione.

Prima di ciò, le particelle esistevano in quella che è conosciuta come una sovrapposizione di stati, con, ad esempio, una probabilità del 50% di essere orientata “verso l’alto” e una probabilità del 50% di essere orientata “verso il basso”.

A Einstein, in particolare, non piaceva questa spiegazione indecisa. Voleva sapere come, esattamente, l’universo sa che qualcuno sta misurando qualcosa. Schrödinger ha sottolineato questa assurdità con il suo famigerato gatto concettuale.

Supponiamo che uno costruisca uno strano aggeggio, Schrödinger scrisse in un articolo del 1935 intitolato ” La situazione attuale della fisica quantistica “.

L’apparato è costituito da una scatola con una fiala sigillata di cianuro, sopra la quale è sospeso un martello attaccato a un contatore Geiger mirato a un piccolo grumo di uranio leggermente radioattivo.

All’interno della scatola c’è anche un gattino (e ricorda, questo è un esperimento mentale che non è mai stato effettivamente eseguito).

La scatola è sigillata e l’esperimento viene eseguito per un determinato periodo di tempo, forse un’ora. In quell’ora, l’uranio, le cui particelle obbediscono alle leggi della meccanica quantistica, ha qualche possibilità di emettere radiazioni che verranno poi raccolte dal contatore Geiger, che a sua volta rilascerà il martello e frantumerà la fiala, uccidendo il gatto per avvelenamento da cianuro.

Secondo gente come Bohr, fino a quando la scatola non viene aperta e lo stato del gatto viene “misurato”, rimarrà in una sovrapposizione di vivi e deceduti.

Persone come Einstein e Schrödinger si sono opposte a tale possibilità, che non concorda con tutto ciò che la nostra esperienza ordinaria ci dice: i gatti sono vivi o morti, non entrambi allo stesso tempo.

Il gatto di Schrödinger è al centro di ciò che era bizzarro nell’interpretazione della realtà di Bohr: la mancanza di una chiara linea di demarcazione tra il regno quantico e quello quotidiano.

Mentre la maggior parte delle persone pensa che fornisca un esempio a supporto di particelle prive di proprietà chiaramente definite fino a quando non vengono misurate, l’intenzione originale di Schrödinger era esattamente l’opposto: dimostrare che tale idea era priva di senso.

Eppure, per molti decenni, i fisici hanno in gran parte ignorato questo problema, passando ad altri dilemmi.

Ma a partire dagli anni ’70, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le particelle quantistiche possono essere create in stati che corrispondono sempre l’una all’altra – quindi se uno mostra un orientamento “verso l’alto”, l’altro sarà “verso il basso” – un fenomeno che Schrödinger chiamava entanglement .

Nel 2010, i fisici sono anche riusciti a creare una versione del mondo reale del gatto di Schrodinger , anche se in un modo che non comporta il felicidio ( omicidio del gattino).

Gli scienziati hanno costruito un risuonatore, fondamentalmente un diapason piccolo, la dimensione del pixel sullo schermo di un computer.

Lo hanno messo in una sovrapposizione in cui era sia oscillante che non oscillante allo stesso tempo, dimostrando che oggetti relativamente grandi possono occupare bizzarri stati quantistici.

Esperimenti più recenti hanno messo gruppi di un massimo di 2.000 atomi in due luoghi diversi contemporaneamente, sfocando ulteriormente la linea di demarcazione tra microscopico e macroscopico.

Nel 2019, i ricercatori dell’Università di Glasgow sono persino riusciti a scattare una foto di fotoni aggrovigliati utilizzando una fotocamera speciale che scattava una foto ogni volta che un fotone si presentava con il suo partner impigliato.

Mentre fisici e filosofi devono ancora concordare su come pensare al mondo quantistico, le intuizioni di Schrödinger hanno prodotto molti fruttuosi percorsi di ricerca e probabilmente continueranno a farlo per il prossimo futuro.

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