Il Barca (Italian Edition) by Sandro Modeo

autore:Sandro Modeo
La lingua: ita
Format: mobi
editore: Isbn Edizioni
pubblicato: 2012-03-31T22:00:00+00:00

QUANTUM

Il Barcellona di Josep Guardiola

«Here, there and everywhere.»

The Beatles

Tra i tanti processi controintuitivi della scienza, il più controintuitivo di tutti è quasi certamente il comportamento della materia subatomica: il mondo dei quanti.

Nelle sue celebri conferenze a Cambridge, negli anni trenta, il fisico e matematico inglese Paul Dirac riusciva a darne una sintesi essenziale. Davanti all’uditorio, prendeva dalla lavagna un pezzo di gesso e lo spezzava in due, posandone una metà all’estremo del leggìo e l’altra metà sul lato opposto. Poi distingueva il punto di vista della fisica «classica» (il «qui» e il «lì» dei due pezzi di gesso come uniche possibilità) da quello quantistico: se al posto del gesso prendessimo un elettrone – diceva – non ci sarebbero solo un «qui» e un «lì», ma tutta una schiera di stati intermedi corrispondenti a miscele di quelle possibilità: un po’ di «qui» e di «lì» sommati tra loro. Gli stati e le dinamiche della materia a livello della realtà quotidiana (case, alberi e montagne) sono diversi da quelli operativi all’interno dell’atomo. Scendendo lentamente – come Alice nel pozzo senza fine della tana del Bianconiglio – ai livelli microscopici della materia, passiamo dal principio di esclusione (il «qui» e il «lì» separati) a quello di sovrapposizione (il «qui» e il «lì» mescolati).

Per arrivare a questa «visione» sono state necessarie diverse sequenze.

La prima sequenza (dovuta a Max Planck) riguarda la natura della radiazione, cioè dell’energia trasportata dal campo elettromagnetico. Se noi sottoponiamo un oggetto qualsiasi (un corpo) alla luce di una lampada, il flusso dalla lampada al corpo ci sembrerà – a livello macrofisico – un continuum: in realtà, là sotto, o là dentro, gli atomi del corpo non possono assorbire l’energia in quantità arbitrarie, ma solo in multipli di unità ben precise, in «pacchetti» non frazionabili (a metà, a un terzo o a uno e mezzo). Quei pacchetti sono proprio i «quanti». La radiazione non è dunque continua, ma «intermittente»: l’impressione di continuità è simile a quella di tanti puntini ravvicinati che formano una linea; o alle tante microscene in cui è frazionata la nostra coscienza.

La seconda sequenza (con contributi estesi da Maxwell a Einstein) riguarda la natura duplice della luce stessa: se la radiazione è intermittente, la luce è allo stesso tempo onda (cioè qualcosa di diffuso e oscillante) e particella (cioè un insieme di piccolissime «pallottole») coi «quanti di luce» che prendono il nome di fotoni.

La terza sequenza – decisiva – è il trasferimento di questa doppia natura all’interno dell’atomo: se De Broglie intuisce nell’elettrone una natura ondulatoria, Schrödinger arriva a sostenere come la «meccanica delle particelle» non fosse altro che un’approssimazione di una soggiacente meccanica ondulatoria.

Qui si arriva al nocciolo della controintuitività quantistica: se vogliamo osservare l’elettrone (sottoponendolo alla luce di un microscopio), possiamo valutare la sua posizione (la particella) o la sua velocità o quantità di moto (l’onda); ma non tutte e due contemporaneamente. È come se, ascoltando una musica, volessimo conoscere insieme «l’istante» in cui è suonata una nota e la sua «altezza» (che è legata alla frequenza, cioè all’oscillazione).

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