Fisico teorico italiano crede che la nostra realtà sia un "gioco di specchi quantistici"

Sommario:

Fisico teorico italiano crede che la nostra realtà sia un "gioco di specchi quantistici"
Fisico teorico italiano crede che la nostra realtà sia un "gioco di specchi quantistici"
Anonim

Fisico teorico italiano, fondatore della teoria della gravità quantistica ad anello, Carlo Rovelli, nel suo libro intitolato "Helgoland", cerca di spiegare la teoria follemente complessa della meccanica quantistica, considerando il mondo dei fotoni, degli elettroni, degli atomi e delle molecole, che obbedisce a regole che contrastano con la nostra realtà fisica quotidiana. Ricordiamo che la teoria quantistica è nata dalle osservazioni di Heisenberg e dalla precedente teoria della relatività di Einstein. Prima di Einstein, gli scienziati credevano in un universo prevedibile e deterministico governato da un meccanismo a orologeria. Così, all'idea newtoniana dell'assoluto "tempo vero", che ticchetta inesorabilmente nell'Universo, si contrapponeva la teoria di Einstein secondo cui non esiste un unico "adesso", anzi, esiste una moltitudine di "adesso". Heisenberg e i suoi seguaci credevano che non possiamo conoscere lo stato attuale del mondo in ogni dettaglio. Tutto ciò che ci è permesso di fare è esplorare il mondo usando modelli di incertezza e probabilità.

"Il mistero della teoria quantistica potrebbe in definitiva essere al di là della nostra comprensione approssimativa sulla Terra. Ma la meccanica newtoniana, sebbene lungi dall'essere obsoleta, non può più spiegare ogni aspetto del mondo in cui viviamo", scrive Rovelli.

Realtà quantistica

La teoria quantistica ci invita a vedere il mondo come un gatto gigante culla di relazioni, dove gli oggetti esistono solo in termini di come interagiscono tra loro. Rovelli crede che la teoria di Heisenberg sia una teoria di come le cose si "influenzano" a vicenda. Costituisce la spina dorsale di tutte le moderne tecnologie, dai computer all'energia nucleare, laser, transistor e scanner MRI.

Nelle sue invenzioni, il fisico italiano applica la teoria dei quanti a diverse filosofie. Le persone esistono a causa della loro continua interazione tra loro; la stessa cosa accade con atomi ed elettroni.

Image
Image

Carlo Rovelli a una conferenza a Roma / © Marco Tambara / Wikipedia

Quindi, prendiamo un elettrone che viene emesso nel punto A e si trova nel punto B. Si potrebbe supporre che l'elettrone segua una traiettoria (come un'auto dal punto A al punto B), ma per spiegare le osservazioni sperimentali, Heisenberg ha rifiutato il concetto di traiettoria di un elettrone. E la teoria quantistica risultante si occupa delle probabilità e consente di calcolare la probabilità di trovare un elettrone nel punto B.

Allo stesso tempo, non sappiamo nulla del percorso lungo il quale si muove l'elettrone. Nella sua forma più rigorosa, la teoria quantistica nega completamente qualsiasi realtà dell'elettrone finché non viene scoperto (portando alcuni a sostenere che un osservatore cosciente in qualche modo crea la realtà).

Realtà nascosta

Dagli anni '50, gli scienziati hanno cercato di allineare la teoria quantistica ai requisiti della fisica classica, inclusa la difesa di una realtà "nascosta" in cui un elettrone ha effettivamente una traiettoria, o assumendo che un elettrone percorre tutti i percorsi possibili, ma questi percorsi appaiono in mondi diversi… Ma Rovelli rifiuta questi tentativi.

Invece, nel suo nuovo libro (Helgoland), il fisico spiega l'interpretazione "relazionale", in cui un elettrone, diciamo, ha proprietà solo quando interagisce con qualcos'altro. Quando un elettrone non interagisce, è privo di proprietà fisiche: nessuna posizione, nessuna velocità, nessuna traiettoria.

Ancora più radicale è l'affermazione di Rovelli che le proprietà di un elettrone sono reali solo per l'oggetto con cui interagisce, e non per altri oggetti. “Il mondo si sta scindendo in tanti punti di vista che non consentono una visione globale univoca”, scrive Rovelli.

Image
Image

Come scrive il Financial Times, la fisica quantistica non può essere resa perfettamente chiara, ma Rovelli è eccellente nel fornire quanta più chiarezza possibile.

L'aspettativa che gli oggetti abbiano una loro esistenza indipendente - indipendente da noi e da qualsiasi altro oggetto - è in effetti un presupposto profondamente radicato che facciamo sul mondo. Questa ipotesi ha le sue origini nella rivoluzione scientifica del 17° secolo e fa parte di quella che chiamiamo visione del mondo meccanicistica. Secondo questo punto di vista, il mondo è come un gigantesco orologio, le cui parti sono governate dalle leggi stabilite del movimento - Carlo Rovelli, Helgoland.

Interazioni tra oggetti e spazio-tempo

Quindi, se consideriamo lo spazio e il tempo come la somma delle distanze e delle durate tra tutti gli oggetti e gli eventi nel mondo e rimuoviamo il contenuto dell'Universo dall'equazione, allora "rimuoveremo" automaticamente sia lo spazio che il tempo. Questa è una visione "relazionale" dello spazio-tempo: sono solo relazioni spaziali e temporali tra oggetti ed eventi. La visione relazionale dello spazio e del tempo è stata una fonte chiave di ispirazione per Einstein quando ha sviluppato la relatività generale.

Image
Image

La nostra comprensione dello spazio-tempo difficilmente può essere definita completa.

Rovelli usa questa idea per comprendere la meccanica quantistica. Sostiene che gli oggetti della teoria quantistica, come un fotone, un elettrone o un'altra particella fondamentale, non sono altro che le proprietà che esibiscono quando interagiscono con altri oggetti - in relazione ad essi. Queste proprietà di un oggetto quantistico sono determinate dall'esperimento e includono cose come la posizione, la quantità di moto e l'energia dell'oggetto. Insieme costituiscono lo stato dell'oggetto.

Secondo l'interpretazione relazionale di Rovelli, queste proprietà sono tutto ciò che un oggetto ha, il che significa che non esiste una sostanza individuale sottostante che “ha” proprietà.

Come capire la teoria quantistica?

Nel suo articolo per The Conversation, Rovelli offre uno sguardo al noto puzzle quantistico del gatto di Schrödinger. Mettiamo il gatto in una scatola con una sostanza letale (ad esempio una bottiglia di gas velenoso), innescata da un processo quantistico (ad esempio il decadimento di un atomo radioattivo), e chiudiamo il coperchio.

Un processo quantistico è un evento casuale. È impossibile prevederlo, ma possiamo descrivere cosa è successo in modo tale da determinare le diverse possibilità di decadimento di un atomo o la sua assenza entro un certo periodo di tempo. Dal momento che aprendo la scatola rilasceremo il gas dalla bombola, quindi anche la morte del gatto e la sua vita sono un evento puramente casuale.

Image
Image

Secondo la teoria dei quanti, un gatto non è né morto né vivo finché non apriamo la scatola e osserviamo il sistema. Rimane un mistero come si sentirebbe il gatto se non fosse né vivo né morto.

Ma secondo l'interpretazione relazionale, lo stato di ogni sistema è sempre in relazione a qualche altro sistema. Quindi, un processo quantistico in una scatola può avere un risultato indefinito in relazione a noi, ma un risultato definito per un gatto.

Quindi è abbastanza ragionevole che un gatto per noi non sia né vivo né morto, ma allo stesso tempo può essere vivo e morto. Per noi in tutta questa storia, un fatto è reale e un fatto è reale per un gatto. Quando apriamo la scatola, lo stato del gatto diventa certo per noi, ma il gatto non è mai stato in uno stato incerto per se stesso. Nell'interpretazione relazionale della visione globale, "Divina" della realtà, esiste e. Ma allora cosa ci dice questo sulla natura della realtà?

Image
Image

Molto probabilmente, non sapremo mai la risposta alla domanda su cosa sia la realtà quantistica. Ma vale la pena provare.

Rovelli sostiene che, poiché il nostro mondo è in definitiva quantistico, vale la pena prestare attenzione alla sua percezione simile. In particolare, oggetti come, ad esempio, un libro preferito, possono avere le loro proprietà solo in relazione ad altri oggetti, incluso te. Fortunatamente, questo include anche tutti gli altri oggetti, come uno smartphone o un mobile da cucina. Ma nonostante la sua apparente semplicità, una tale visione del mondo è un drammatico ripensamento della natura della realtà.

Da questo punto di vista, il mondo è una complessa rete di interconnessioni, per cui gli oggetti non hanno più una loro esistenza individuale, indipendente da altri oggetti, come il gioco infinito degli specchi quantistici. Inoltre, è del tutto possibile che al centro di questa rete non ci sia una sostanza "metafisica" indipendente che costituisca la nostra realtà, scrive Rovelli.

Quindi è possibile (come diceva lo stesso Rovelli) che la realtà circostante, noi compresi, non sia altro che un velo sottile e fragile, dietro il quale… non c'è nulla. E se a questo aggiungiamo l'enigma della natura della coscienza, allora tutto diventa ancora più complicato.

Consigliato: