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La meccanica quantistica sfida la realtà Fonte foto: iStock - Kapook2981
SCIENZA

Un esperimento quantistico potrebbe provare che la realtà non esiste

La meccanica quantistica e il complesso concetto di macrorealismo: gli esperimenti in grado di testare la "realtà" del mondo

Quando si parla di sistemi quantistici e stati quantici si fa riferimento alla rappresentazione matematica del mondo fisico, per come illustrata dalla meccanica quantistica.

Questa, insieme alla teoria della relatività, costituisce la base teorica della fisica contemporanea, che ha tra i propri fini ultimi quello di produrre una teoria del tutto in grado di spiegare l’origine dell’universo unendo tutti i fenomeni fisici all’interno di uno stesso quadro generale, valido per tutti.

La meccanica quantistica, in particolare, potrebbe produrre esiti in grado di dimostrare che la realtà, per come la conosciamo, non esiste affatto.

Il paradosso di Einstein

Nel mondo dei quanti, le particelle si muovono come onde e sembrano poter essere in più posti contemporaneamente, almeno finché non le si osserva: nel momento in cui vengono osservate, allora assumono una posizione definita.

Quando Einstein scoprì che l’osservazione influenzava i risultati dei test, ma ancor più sorprendentemente modificava lo stato delle particelle osservate, disse: "mi piace pensare che la Luna esista anche quando non la guardo".

Per Einstein la teoria dei quanti era quindi incompleta: i calcoli del 1935 sull’entanglement dimostravano una "misteriosa azione a distanza" tra particelle correlate poste ai "capi opposti" dell’universo.

Secondo Einstein, i risultati erano così assurdamente slegati dalla realtà fisica che sarebbero dovuti essere in qualche modo predeterminati. Comunque, erano incoerenti con tutto quanto era ed è osservabile nel mondo fisico.

I risultati delle osservazioni sull’entanglement condussero il fisico John Bell, trent’anni dopo, a cercare una soluzione al paradosso di Einstein. Gli esperimenti sulle disuguaglianze di Bell volevano dimostrare che nessuna teoria fisica estranea alla teoria dei quanti è in grado di riprodurre le stesse predizioni della meccanica quantistica.

Tutto sta nell’ammissione dell’entanglement, e cioè nell’aperta negazione del principio di località in fisica, per cui oggetti distanti non possono influenzarsi l’un l’altro in maniera immediata.
Successivi esperimenti hanno messo a dura prova il principio di località, arrivando a dimostrare che due oggetti collegati da entanglement vadano considerati come un unico oggetto non divisibile. Ma che c’entra il concetto di realtà?

La realtà non esiste

Gli esperimenti che hanno dato origine e nutrimento alla teoria della meccanica quantistica poggiano su una particolare acquisizione: il mondo dei quanti e quello che conosciamo non sono compatibili.

Esiste dunque l’uno, oppure l’altro. Einstein faceva eco al filosofo Hume nel voler credere che la Luna esistesse – o che il Sole sarebbe sorto all’indomani – anche in mancanza di un osservatore. I fisici contemporanei si chiedono se sia possibile dimostrare che sia così, se sia possibile dimostrare che il modo in cui conosciamo il mondo osservabile sia quello giusto.

Lo chiamano macrorealismo: sino ad oggi gli esperimenti quantistici hanno coinvolto oggetti estremamente piccoli, anche se si è passati dai fotoni alle ben più grandi proteine, e perciò in fisica si può parlare di realismo soltanto in riferimento a quelle "dimensioni" non toccate dall’osservazione quantistica.

Nell’ambito dei micromondi, infatti, è stato a più riprese dimostrato che l’entanglement è una realtà, e che la conoscenza che abbiamo del mondo fisico porta con sé una grave incoerenza, legata al concetto di località.

Dimostrare che anche l’osservazione della Luna, per esempio, risponde alle acquisizioni della meccanica quantistica, significherebbe affermare che la realtà non esiste. O almeno, che non esiste per come la conosciamo. Che potrebbe presentare delle sovrapposizioni di stato, i famosi gattini di Schrödinger, che ci dicono nello stesso istante della sua esistenza e della sua non-esistenza.

Nel 1985 i fisici Leggett e Garg postularono la possibilità di testare la natura quantistica di oggetti molto più grandi di un fotone. Oggi Sougato Bose, dell’University College di Londra, sta studiando un grande esperimento capace di dimostrare che anche il mondo macroscopico rispetta le leggi della meccanica quantistica, negando quindi tutto quel che sappiamo del reale per come lo conosciamo.

Il suo team sta ampliando la ricerca a nanocristalli 100.000 volte più grandi di quelli usati negli ultimi esperimenti. I risultati potrebbero cambiare per sempre quel che crediamo di sapere sul mondo.

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