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Al di là del bene e del male

 
9999 - Sei a > L'angolo di Mme Suzanne - 01/01/2011 - di Madame Suzanne

Meccanica quantistica


Meccanica quantistica

In questa nuova rubrica Madame Suzanne - veggente di chiara fama e membro della Society for Psychical Research - ci guiderà attraverso argomenti che si dipanano lungo quella linea misteriosa, imperscrutabile ai più, che intercorre tra il mondo della scienza e quello della spiritualità. Le più moderne teorie della fisica sembrano oggi convergere verso una rappresentazione della realtà che non può essere  compresa solo alla luce del raziocinio...

...ma necessita invece di una particolare sensibilità in grado di percepire i piani circostanti della realtà più sottile, che gli attuali strumenti scientifici in uso presso la comunità del mondo accademico non riescono ancora a circoscrivere e a spiegare in modo compiuto. Non di meno, esistono altre dimensioni: di cui la nostra mente vigile è ignara... mentre il nostro inconscio, opportunamente educato, riesce a coglierne l'intima energia, diffusa ovunque intorno a noi. Siete pronti? Coraggio, dunque: avventuriamoci insieme verso le meraviglie dell'ignoto... per arrivare là, dove la mente umana si fonde nell'essenza stessa del cosmo.

La meccanica quantistica è una teoria fisica che si è sviluppata e consolidata nella prima metà del XX secolo dando vita alla fisica moderna, nata per supplire all'inadeguatezza della fisica classica nello spiegare fenomeni e proprietà quali la radiazione di corpo nero, l'effetto fotoelettrico, il calore specifico dei solidi, gli spettri atomici, la stabilità degli atomi, l'effetto Compton: alcuni esperimenti effettuati nei primi trent'anni del XX secolo suggerivano, per esempio, la necessità di introdurre l'ipotesi di un comportamento corpuscolare della luce, oltre a quello classico ondulatorio di eredità di Robert Hooke e Christiaan Huygens e di postulare l'esistenza di livelli discreti di energia previsti da Planck.

La meccanica quantistica si distingue in maniera radicale dalla meccanica classica[1] in quanto si limita a esprimere la probabilità[2] di ottenere un dato risultato a partire da una certa misurazione, secondo l'interpretazione di Copenaghen[3], rinunciando così al determinismo assoluto proprio della fisica precedente. Questa condizione di incertezza o indeterminazione non è dovuta a una conoscenza incompleta, da parte dello sperimentatore, dello stato in cui si trova il sistema fisico osservato, ma è da considerarsi una caratteristica intrinseca, quindi ultima e ineliminabile, del sistema e del mondo subatomico in generale.

La meccanica quantistica, alla luce dell'indeterminismo quantistico, elimina anche la distinzione tra particelle e onde che aveva caratterizzato la fisica del XIX secolo

La teoria quantistica, dunque, descrive i sistemi come una sovrapposizione di stati diversi e prevede che il risultato di una misurazione non sia completamente arbitrario, ma sia incluso in un insieme di possibili valori: ciascuno di detti valori è abbinato a uno di tali stati ed è associato a una certa probabilità di presentarsi come risultato della misurazione. Questo nuovo modo di interpretare i fenomeni è stato oggetto di numerose discussioni[4][5] all'interno della comunità scientifica, come testimonia l'esistenza di diverse interpretazioni della meccanica quantistica.

L'osservazione ha quindi effetti importanti sul sistema osservato: collegato a questo nuovo concetto si ha l'impossibilità di conoscere esattamente i valori di coppie di variabili dinamiche coniugate, espressa dal principio di indeterminazione di Heisenberg[6][7].

La meccanica quantistica rappresenta il denominatore comune di tutta la fisica moderna ovvero della fisica atomica, della fisica nucleare e sub-nucleare (la fisica delle particelle), e della fisica teorica, a testimonianza della sua estrema potenza concettuale-interpretativa nonché della vasta applicabilità al mondo microscopico.

La meccanica quantistica riunisce un complesso di teorie fisiche formulate nella prima metà del XX secolo che descrivono il comportamento della materia a livello microscopico, a scale di lunghezza inferiori o dell'ordine di quelle dell'atomo o ad energie nella scala delle interazioni interatomiche, dove cadono le ipotesi alla base della meccanica classica. Essa permette di interpretare e quantificare fenomeni che, nell'opinione della maggior parte dei fisici contemporanei, non possono essere giustificati dalla meccanica classica, le cui previsioni sono in questi casi in completo disaccordo con i risultati sperimentali.

Una delle principali peculiarità della meccanica quantistica è data dal fatto che in essa lo stato e l'evoluzione di un sistema fisico vengano descritti in maniera intrinsecamente probabilistica. Spesso si ricorre ad una visualizzazione del comportamento di una particella in termini di "funzione d'onda" o "onda di probabilità". Nei casi più generali, tuttavia, a una tale visione "pittorica" si può dover sostituire una descrizione ancora più "astratta", in cui la fase complessa oscillante (l'"onda di probabilità") è associata a grandezze, come lo spin, senza un equivalente classico, come invece sono la posizione e il momento che caratterizzano l'usuale funzione d'onda.

La natura assolutamente nuova della probabilità che la meccanica quantistica è costretta ad introdurre si rende evidente nella differenza fra una miscela statistica, corrispondente al concetto classico di probabilità, e una sovrapposizione coerente. Uno degli effetti più famosi che questo nuovo concetto di probabilità racchiude è dato dal cosiddetto principio di indeterminazione di Heisenberg: esistono coppie di variabili (dette tra loro non compatibili), come posizione e impulso di una particella, il cui valore non può essere neanche in linea di principio conosciuto simultaneamente con precisione arbitraria, indipendentemente dall'accuratezza sperimentale con cui vengono effettuate le misure. In generale, le coppie di grandezze che in meccanica quantistica risultano non compatibili corrispondono proprio alle coppie di variabili coniugate che in meccanica classica permettevano di predire, attraverso le equazioni del moto, lo stato futuro del sistema con precisione arbitraria. Il carattere probabilistico della meccanica quantistica, cioè, permea questa nuova teoria sin dalle sue fondamenta.

La meccanica quantistica, alla luce dell'indeterminismo quantistico, elimina anche la distinzione tra particelle e onde che aveva caratterizzato la fisica del XIX secolo. Da un lato, infatti, l'evoluzione temporale di un sistema quantistico è un'evoluzione deterministica con fasi oscillanti — il carattere ondulatorio — di una distribuzione di probabilità dall'altro, la risposta alla misura di un'osservabile per un sistema quantistico si presenta in maniera discreta — il carattere corpuscolare. Così, ad esempio, l'evoluzione temporale non solo di un fascio luminoso ma anche di un fascio di elettroni, o addirittura di un solo elettrone, presenta le caratteristiche tipiche delle onde (fenomeni di interferenza e diffrazione). Ma allo stesso tempo, all'atto della misura di grandezze estensive non si ottiene un flusso continuo bensì una sequenza di quanti (dal latino quantum, quantità, da cui il nome della teoria), sia per gli elettroni, che non risultano dunque diffusi in tutto lo spazio come la propria distribuzione di probabilità ondulatoria, e sia per i fotoni, i quanti del fascio luminoso.

A questa doppia natura ci si riferisce con l'espressione dualismo onda-corpuscolo, termine tuttora connotato di quel senso di paradosso con cui era stato coniato prima della formulazione completa della meccanica quantistica, in cui i due aspetti sembravano essere in irriducibile contraddizione fra loro

Mme Suzanne - 1 gennaio 2012nella prossima pagina...)

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