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In molti mi hanno scritto chiedendomi il motivo della presenza del gatto nel nostro logo. Il gatto rappresenta il nostro mondo, quello che siamo e quello che potremmo essere, dipende tutto da un punto di vista.
Ecco la spiegazione:
Il paradosso del gatto di Schrödinger è un esperimento mentale ideato da Erwin Schrödinger allo scopo di dimostrare come l'interpretazione classica della meccanica quantistica (Interpretazione di Copenaghen) risulta incompleta quando deve descrivere sistemi fisici in cui il livello subatomico interagisce con il livello macroscopico.
« Si possono anche costruire casi del tutto burleschi. Si rinchiuda un gatto in una scatola d’acciaio insieme alla seguente macchina infernale (che occorre proteggere dalla possibilità d’essere afferrata direttamente dal gatto): in un contatore Geiger si trova una minuscola porzione di sostanza radioattiva, così poca che nel corso di un’ora forse uno dei suoi atomi si disintegrerà, ma anche, in modo parimenti probabile, nessuno; se l'evento si verifica il contatore lo segnala e aziona un relais di un martelletto che rompe una fiala con del cianuro. Dopo avere lasciato indisturbato questo intero sistema per un’ora, si direbbe che il gatto è ancora vivo se nel frattempo nessun atomo si fosse disintegrato, mentre la prima disintegrazione atomica lo avrebbe avvelenato. La funzione dell’intero sistema porta ad affermare che in essa il gatto vivo e il gatto morto non sono stati puri, ma miscelati con uguale peso.»
(Erwin Schrödinger)
Dopo un certo periodo di tempo il gatto ha la stessa probabilità di essere morto quanto l'atomo di essere decaduto. Visto che fino al momento dell'osservazione l'atomo esiste nei due stati sovrapposti, anche il gatto resta sia vivo sia morto fino a quando non si apre la scatola, ossia non si compie un'osservazione.
In pratica una particella elementare possiede la capacità di collocarsi in diverse posizioni e anche di esser dotata di quantità d'energia diverse al medesimo istante. Per quanto "assurde" secondo il nostro modo di pensare, queste strane proprietà della materia e dell'energia corrispondono alla realtà del mondo dei quanti. Le particelle subatomiche sono "delocalizzate" nello spazio e nel moto, per cui, fra un'osservazione e l'altra, si comportano come se stessero in più luoghi contemporaneamente. Solo quando una particella delocalizzata viene osservata con un esperimento che, inevitabilmente, ne modifica il livello energetico, la quantità di moto e la posizione, essa verrà individuata con determinati valori delle proprie variabili tra i vari possibili.
Ritornando al caso del gatto, fino a quando l'atomo non si disintegra (e questo evento dipende unicamente dalla natura dell'atomo radioattivo scelto, quindi è un evento unicamente probabilistico), emettendo la particella che aziona il marchingegno letale, il gatto è sicuramente vivo; viceversa, al decadimento dell'atomo, il gatto va certamente incontro alla morte. Ma lo stato quantico dell'atomo è determinato dall'osservazione, e pertanto, se non si apre il contenitore, non risulta determinato neppure il destino dell'animale, che di conseguenza può essere considerato al contempo sia vivo sia morto. Il paradosso, solo apparente, sta proprio qui: è soltanto l'osservazione diretta che, alterando i parametri basali del sistema e determinando, come detto, lo stato quantico dell'atomo, attribuirà anche al gatto uno stato "coerente" con la nostra consueta realtà (si vedrà successivamente a proposito dell'interpretazione del paradosso che, secondo una corrente di pensiero, pur essendo valido in linea generale tale concetto, l'interazione di un elemento "quantistico" come l'atomo radioattivo con un apparato macroscopico come il contatore Geiger modifica fin dall'inizio la situazione).
È sempre stato così, solamente non ce ne siamo accorti fino al secolo scorso: nel mondo microscopico, ogni singola particella si comporta individualmente come delocalizzata. Viceversa, nel nostro universo macroscopico, le particelle singole, una volta aggregate in un insieme macroscopico, azzerano le singole posizioni individuali, ovvero un corpo macroscopico ha una risultante nulla delle singole proprietà delle particelle componenti, il che gli conferisce le "consuete proprietà". L'interazione reciproca delle singole particelle in una realtà macroscopica che ne annulla le proprietà quantistiche prende il nome di Decoerenza quantistica. Senza di essa nessuno potrebbe vedere, afferrare, pensare: in una parola il mondo così come lo conosciamo non esisterebbe.
Il paradosso del gatto nella realtà
L'esperimento del gatto, così come proposto da Schrödinger, non è mai stato messo in pratica. Tuttavia un esperimento analogo, egualmente basato sull'interazione tra un "oggetto" quantistico e un corpo macroscopico, è stato attuato immettendo un fotone in un cavo a fibra ottica. Il fotone gode di due stati quantici contemporaneamente, esattamente come la sostanza radioattiva citata da Schrödinger. Inserendo un secondo cavo a metà del primo perché intercetti il fotone e ne registri lo stato, avviene ciò che, come nel paradosso di Schrödinger, si chiama "compiere un'osservazione", e da quel momento la luce si troverà in uno solo dei due stati.
L'esperimento ha permesso tra l'altro di dimostrare che l'osservazione non deve necessariamente essere compiuta da un essere umano: in questo caso l'osservazione è stata compiuta dal secondo cavo e già in quel momento la realtà macroscopica ha interagito con quella quantica, obbligando quest'ultima a incanalarsi in uno dei due stati. Se l'uomo già sapesse che l'intercettazione è avvenuta, ma non ne avesse ancora letto il risultato, dovrebbe comunque concludere che in quel momento il fotone si trova già in uno dei due stati, anche se non sa ancora in quale dei due.
Interpretazione del paradosso
Come per l'interazione fra i due cavi descritta sopra, così, anche per l'esempio del gatto, diversamente da come era stato ipotizzato da Schrödinger, già l'interazione con il contatore Geiger obbligherebbe la sostanza radioattiva ad assumere uno solo dei due stati: il gatto, in quanto parte del mondo macroscopico, sarebbe quindi sempre o solo vivo o solo morto, anche se ovviamente l'osservazione umana è necessaria perché l'uomo sappia quale di questi due casi si sia effettivamente verificato.
Il paradosso del gatto fu inventato da Schroedinger per evidenziare che l’interpretazione di Copenhagen, proposta dal fisico danese Niels Bohr, aveva conseguenze insostenibili. La maggioranza dei fisici, però, continuò a seguire l’orientamento concettuale di Bohr. Si può persino vedere l’esempio del gatto come un’ottima illustrazione degli aspetti peculiari della meccanica quantistica, e usare anche in altri ambiti la visione filosofica sottostante all’interpretazione di Copenhagen.
Edited by MetS - 18/3/2012, 09:05
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