Non dimenticare che le meccanica quantistica è un entità matematica.
Proverò a riassumere il problema, anche se consiglio di leggere l'abstract e il primo paragrafo di quell'articolo e per chi ha una conoscenza di fisica e matematica di andare anche oltre.
Ci sono state due scuole di pensiero:
- La scuola di copenhagen, con Born, Heisenberg che credevano che la particella non potesse avere valori di posizione e impulso definiti, ma l'atto della misura attribuisce realtà fisica agli osservabili.
- Einstein la realtà fisica è preesistente cioè non è la nostra misura ad attribuire un valore di realtà ma la realtà esiste ancora prima della misura per cui la teoria quantistica è incompleta.
Il concetto si riconnette alla meccanica classica, qui i processi statistici derivano dalla non completa conoscenza del sistema, se conoscessi tutte le velocità e le posizione delle particelle di un gas ad un certo istante di tempo e sapessi scrivere la Hamiltoniana nessuno mi impedisce di calcolare esattamente l'evoluzione ad un qualsiasi istante di tempo, il problema è che ho troppe variabili da conoscere per cui mi accontento di una descrizione parziale --> probabilistica che mi porta a risultati macroscopicamente corretti.
Così pensava Einstein per la meccanica quanstistica, cioè credeva nel''esistenza di variabili nascoste.
Per non riscrivere l'intero articolo cito, che dimenticavo è scritto da Einstein, Podolsky e Rosen.
Any serious consideration of a physical theory must take into account the distinction between the objective reality, which is independent of any theory, and the physical concepts with which the theory operates. These concepts are intended to correspond with the objective reality, and by means of these concepts we picture this reality to ourselves.
In attempting to judge the success of a physical theory, we may ask ourselves two questions:
(1) "Is the theory correct?" and
(2) "Is the description given by the theory complete?"
It is only in the case in which positive answers may be given to both of these questions, that the concepts of the theory may be said to be satisfactory. The correctness of the theory is judged by the degree of agreement between the conclusions of the theory and human experience.
This experience, which alone enables us to make inferences about reality, in physics takes the form of experiment and measurement.Cioè la meccanica quantistica era corretta perchè forniva risultati corretti su molte misure, ma è completa?! cosa vuol dire completa?
The following requirement for a complete theory seems to be a necessary one:
every element of the physical reality must have a counterpart in the physical theory.
We shall call this the condition of completeness.a questo punto ci si chiede cos'è un elemento di realtà?
The elements of the physical reality cannot be determined by a priori philosophical considerations, but must be found by an appeal to results of experiments and measurements [...]
If, without in any way disturbing a system, we can predict with certainty (with probability equal to unity) the value of a physical quantity, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity. cioè è un elemento di realtà tutto ciò che può essere essere predetto con probabilità uguale ad uno senza perturbare il sistema, che è il fondamento di realtà in una teoria deterministica.
In meccanica quantistica però appare il problema di quelli che vengono chiamati operatori che non commutano, ossia le variabili che non possono mai essere misurata simultaneamente con precisione arbitraria (per intenderci quelle legate da un principio di indeterminazione come posizione ed impulso, tempo ed energia...)
Supponiamo di avere ora un sistema in uno stato descritto da una certa funzione d'onda, supponiamo che questo sistema sia in una posizione spaziale ben definita, per cui possiamo affermare che la posizione è un elemento di realtà perchè anche senza effettuare una misura con probabilità certa posso affermare il valore di questa quantità. Supponiamo di misurare ora l'impulso, poichè le grandezze non commutano allora non so cosa otterrò come valore dunque l'impulso non è un elemento di realtà fisica e fin qui tutto ok.
Esistono però stati di un sistema (saranno stati a due particelle, per chi mastica un pò di fisica
stati entangled) per cui si possono trovare due grandezze che non commutano per le quali però misurata una e l'altra da parte di un osservatore A sulla sua particella, un altro osservatore B non connesso casualmente al primo può determinare con assoluta certezza i valori di entrambe le variabili della sua particella, per cui sono entrambi elementi di realtà per B ma non commutano.
Da questo Einstein deduce che l'idea di completezza della meccanica quantistica è errata, cioè la teoria è corretta ma non completa, dunque esistono elementi della realtà fisica che però non hanno ancora controparte nella teoria --> variabili nascoste.
Questa idea può essere verificata attraverso le disuguaglianze di Bell, e allo stato attuale si è trovato che l'idea di una teoria a variabili nascosta non combacia con i risultati sperimentali per la misura delle disuguaglianze di Bell, per cui la meccanica quantistica è completa e corretta.
Tuttavia abbiamo dovuto pagare qualcosa, cioè il concetto di località, la meccanica quantistica non è una teoria locale, e implica la connessione tra stati anche infinitamente distanti (entanglement). Può essere visto con i fotoni ma ancora meglio con elettroni.
Supponete di aver due elettroni sbalzati fuori dallo stesso livello atomico, sappiamo che avranno spin diverso, ma essendo indistinguibili senza misurare non sappiamo chi avrà quale. Ora affidiamoli a due osservatori A e B. A e B si allontano in maniera tale che una misura di A non influenza una misura di B, cioè la distanza spaziale dei due è maggiore della distanza percorsa dalla luce nell'intervallo che separa le due misure, così quando B misura la luce della misura di A ancora non lo ha raggiunto e i due eventi sono causalmente sconnessi. Se A misura 1/2 allora automaticamente se B misura troverà -1/2, e la misura di A non può aver influenzato B in alcun modo perchè per ipotesi siamo in condizione tale che i due eventi non sono casualmente connessi.
Non fate l'errore di credere che le due particelle abbiano spin definito prima della misura per cui è ovvio che se trovo uno dopo escludo l'altro, la meccanica quantistica dice però che non funziona così. Insomma abbiamo perso il concetto di località, e scusate se è poco.
Spero di non avermi tediato con questa spiegazione, ma spero apprezziate il fatto di aver speso del tempo a scriverla.
Coraggio spero che qualcuno arrivi fino in fondo.
Personalmente non sono un fisico teorico, ho sempre odiato le speculazioni mentali dimostrabili forse tra qualche secolo, per cui non so praticamente nulla di gravità quantistica e stringhe.
Tuttavia per chi è interessato e vive a Roma, sabato sera all'Auditorium per il festival delle scienze ci sarà un seminario del prof. Giovanni Amelino Camelia, il fondatore dell'idea di gravità quantistica, un occasione per scambiare due parole per chi volesse.
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