Le formule dell'universo by Giorgio Balzarotti
autore:Giorgio Balzarotti
La lingua: ita
Format: epub
editore: Hoepli
pubblicato: 2021-01-25T00:00:00+00:00
Lâindeterminismo nella misura delle dimensioni della natura
Uno degli importanti risultati degli esperimenti effettuati il secolo scorso sulla natura è la constatazione dei limiti della possibilità nella misura di fenomeni microscopici. Il risultato, detto indeterminismo, è attribuibile sicuramente e interamente a Werner Karl Heisenberg.
Possiamo introdurre il concetto con il seguente esempio intuitivo. Supponiamo di dover individuare la forma di un dolce fatto di morbida ed elastica gelatina che si trova in qualche punto sul tavolo della cucina, e di dover fare tale operazione completamente al buio. Crediamo che, nonostante la nostra massima attenzione e delicatezza, al primo contatto con il nostro dito la forma della gelatina si modifichi e riprenda la sua forma originale solamente non appena avremo tolto il dito.
Il concetto banale nella teoria dellâindeterminismo sta nel fatto che ogni tentativo di misurare una grandezza microscopica, o toccare virtualmente con uno strumento o unâonda, modifica ciò che si vuole misurare. Il risultato eccezionale di Heisenberg è stato quello di dimensionare lâeffetto in modo efficace.
Per descrivere il risultato, utilizziamo le lezioni tenute proprio da Heisenberg a Chicago e pubblicate nel 1930. Heisenberg inizia ricordando che tutti i fenomeni intuitivi descrivibili nello spazio e nel tempo nella fisica del microcosmo devono essere descritti anche ricorrendo a un modello ondulatorio.
Negli esperimenti tutte le particelle mostrano un comportamento da onde. Diciamo, semplificando: onde con massa inerziale e massa gravitazionale, a differenza della luce, che si comporta come se avesse solo massa gravitazionale. Così, nel vuoto, i fotoni possono viaggiare alla massima velocità possibile, cioè a quella della luce, ma sono soggetti a interazione gravitazionale quando viaggiano in prossimità di masse. Al contrario, gli elettroni, ad esempio, non possono viaggiare alla velocità della luce pur comportandosi anche come onde. Il comportamento ondulatorio lo si verifica sperimentalmente. Immaginiamo uno schermo in cui sono praticati due fori. Osserviamo il passaggio di un tenue fascio di elettroni attraverso un foro, tenendo chiuso il secondo. Poi ripetiamo chiudendo il primo e facendo passare il fascio attraverso il secondo. Quindi osserviamo il passaggio dei fasci attraverso entrambi i fori. Potremmo aspettarci di avere la somma dei due effetti senza interazione, ma abbiamo effetti di interferenza e diffrazione come vediamo sempre per le onde luminose.
Secondo il modello qualitativo che abbiamo descritto nelle precedenti sezioni relativo alla funzione che caratterizza la materia, la misura (il passaggio per un foro o per entrambi) sta modificando le condizioni al contorno della funzione che caratterizza la distribuzione della materia dellâelettrone, così come il dito, nel nostro esempio, deforma la gelatina del dolce sul tavolo.
Premesso questo, tra le diverse spiegazioni fornite allâindeterminismo, utilizziamo quella intuitiva relativa al passaggio di unâonda luminosa o di materia attraverso un piccolo foro praticato su un piano infinito (cioè molto grande rispetto alle grandezze in gioco). Dopo il foro, il fascio diverge e la luce si diffonde e propaga in un cono di apertura angolare grossomodo proporzionale allâinverso della dimensione del foro e alla lunghezza dellâonda luminosa. Non avremo mai una condizione in cui tutta la luce sia uniformemente distribuita allâinterno
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