Non importa quanto pensiamo di essere intelligenti, c’è sempre un concetto là fuori pronto a ridere in faccia alla nostra logica. Ci sediamo, compiaciuti della nostra conoscenza, ridacchiando mentre Hermione frequenta due lezioni contemporaneamente. Eppure la verità inquietante è che il bambino che crede in queste storie è inconsapevolmente più vicino di noi alla realtà dell’universo.
A partire dalla scuola primaria, siamo condizionati a ordinare i nostri pensieri in progressioni ordinate. Tutto ha una causa ed un effetto, il tempo si muove in modo lineare e il mondo funziona secondo regole comprensibili e prevedibili.
E se ti dicessi che sono tutte sciocchezze?
Non preoccuparti, questa non è una grande rivelazione filosofica, ma solo la fisica quantistica che lancia un mattone contro il nostro intero sistema di credenze. Seguendo le leggi del mondo quantistico:
Amleto non può riflettere se “essere” o “non essere” perché è allo stesso tempo vivo e morto
I fisici chiamano questo concetto “sovrapposizione quantistica”. Un esempio famoso di cui potresti già essere a conoscenza è il gatto di Schrödinger (ma manteniamo l’analogia di Amleto perché è più divertente). Mettiamo Amleto in una scatola. Penseresti che sia vivo o morto in quella scatola. La cosa strana è che Amleto è SIA vivo che morto, fino a quando non apri la scatola, ovvero quando ottiene uno stato definitivo. Ciò non è dovuto alla nostra incertezza. In altre parole, non stiamo dando per scontato che sia vivo e morto semplicemente perché non conosciamo la risposta. Nel mondo quantistico in realtà non esiste una risposta. È letteralmente vivo e morto allo stesso tempo finché non lo osserviamo.
Le ballerine stanno avendo un crollo collettivo perché girare in senso orario a Cambridge significa che puoi girare solo in senso antiorario a New York
Le ballerine sono vittime dell’“entanglement quantistico”. Due ballerine quantistiche chiamate Sara e Maya sono migliori amiche da anni. Entrambi hanno studiato a Cambridge, ma ora vivono alle estremità opposte del mondo. La cosa strana è che se Sara fa una piroetta in senso orario a Cambridge, Maya gira immediatamente in senso antiorario a New York! Questa non è una connessione telepatica, ma ciò che i fisici chiamano entanglement quantistico.
“Einstein si riferiva a questo fenomeno come “azione spettrale a distanza”.”
Ma ecco un pensiero ancora più vertiginoso; Sara e Maya sembrano girare in entrambe le direzioni contemporaneamente (proprio come Amleto era vivo e morto allo stesso tempo). È solo quando un estraneo osserva Sara ballare che lei “sceglie” una specifica direzione di rotazione. Diciamo che Sara ha scelto in senso orario. In quell’esatto momento Maya si ritroverà a girare in senso antiorario indipendentemente da quanto sia lontana da Sara. Questa connessione apparentemente telepatica può verificarsi tra particelle quantistiche intrecciate a distanze apparentemente infinite. Einstein chiamava questo fenomeno “azione spettrale a distanza”.
Le pietre catapultate dalla guerra di Troia si trasformano improvvisamente in uno tsunami
Ciò si riferisce probabilmente al concetto più famoso della fisica quantistica noto come dualità onda-particella. Le catapulte greche lanciano pietre contro le mura di Troia, pietre che stanno per rendere orgoglioso Houdini. Un attimo prima sono proiettili determinati, ma subito dopo si trasformano in un’onda fluida collettiva; uno tsunami che si abbatte sulle difese. (Finché non vengono osservati, poi si trasformano improvvisamente di nuovo in pietre, ovviamente).
Ma le pietre non hanno l’eleganza per tali imbrogli quantistici. Questo è riservato agli elettroni (pfft, esibizionismo). È stato dimostrato che le particelle quantistiche come gli elettroni agiscono sia come onde che come particelle, e questa è la proprietà responsabile della straordinaria risoluzione che vediamo oggi nei microscopi elettronici!
Newton è al dipartimento di Fisica, sconvolto, perché la sua mela è bruscamente svanita nel pavimento
L’audacia! Povero Isacco, lasciato alle prese con l’insolenza di un frutto che ha osato sfidare la stessa legge da lui stabilita. Bene, è proprio così che funziona nel mondo quantistico; le barriere sono solo suggerimenti. Noi gente comune chiameremmo questo teletrasporto, ma i fisici sanno che si tratta di un fenomeno molto reale chiamato “tunnel quantistico”. È un po’ come perdere l’auto e ritrovarla parcheggiata sul tetto. Non ha senso. Fortunatamente alle particelle quantistiche non potrebbe importare di meno della nostra logica, stanno semplicemente facendo il loro dovere.
“Sembra che l’unica certezza sia l’incertezza di tutto ciò.”
Il segreto è legato alla loro dualità onda-particella. Pensa a come il suono può viaggiare attraverso un muro a causa della sua natura di onda. È un po’ così, ma non del tutto. Credimi, scavare più a fondo non farebbe altro che confondere ulteriormente le acque.
Quindi, nel mondo quantistico, dove le mele fanno quello che vogliono e le particelle ci confondono di proposito, sembra che l’unica certezza sia l’incertezza di tutto ciò.
Allora perché queste cose strane non si verificano su scala macroscopica?
Perché non vediamo le ballerine girare in senso orario e antiorario contemporaneamente? Come mai Amleto può esistere o non esistere? Come mai non puoi teletrasportarti dall’altra parte della porta nel bel mezzo di un appuntamento terribile?
La risposta sta tutta nell’osservazione.
In tutti gli esempi precedenti, quando una particella quantistica veniva “osservata” era costretta a scegliere uno stato particolare. In senso orario o antiorario, particella o onda… Ma solo quando veniva osservata.
Su scala macro, tutto viene osservato continuamente!
Ovviamente non osservazione in senso letterale. Per esempio:
Un granello di polvere colpisce un muro a causa del movimento casuale. Sebbene nessuno abbia assistito a questa collisione, la struttura del muro, la velocità iniziale, la rotazione del granello e l’angolo di impatto influenzano tutti lo svolgimento della collisione. La collisione stessa è un atto di osservazione! La collisione costringe il granello e il muro ad assumere stati specifici.
Il nostro mondo macroscopico pullula di trilioni di particelle e oggetti che interagiscono costantemente, il che significa che l’osservazione è un fenomeno sempre presente. Grazie all’osservazione costante, non vi è alcuna possibilità che si verifichino stranezze quantistiche su nostra scala.
Nel mondo quantistico, una particella come un elettrone è circondata da un vasto nulla. Così tanto vuoto circonda relativamente l’elettrone, in una misura in cui il nostro cervello non riesce nemmeno a comprendere. Ci sono pochissime possibilità che possa essere “osservato” accidentalmente, motivo per cui la stranezza quantistica può esistere nel mondo dei piccoli.
