Troll quantistici

Tutti gli esperimenti che hanno dato origine alle varie interpretazione della meccanica quantistica hanno qualcosa in comune; spingono le particelle nel loro micro universo a compiere strane evoluzioni che nel mondo fisico reale accadono raramente ed in alcuni casi mai.

Dall'entaglement quantistico all'esperimento delle due fenditure, i fisici hanno investigato la natura spingendosi ai confini della comprensione sfruttando le proprietà degli oggetti quantici che però nel mondo macroscopico non sono praticamente mai osservabili;

prendiamo ad esempio l'esperimento EPR che descrive la correlazione quantistica di una coppia di oggetti appositamente creata per avere qualità complementari: in laboratorio si potrebbe dar origine ad un elettrone ed un antielettrone per poi separarli prima che possano annichilirsi e spedirli a distanza l'uno dall'altro in modo che neanche la luce possa percorrere tale distanza in tempo utile (normalmente si usano degli economici fotoni ma l'immagine delle antiparticelle mi intriga di più).

Il problema è che tutto il procedimento da mettere in atto per testare la correlazione (entaglement) tra i due oggetti è qualcosa di assolutamente arbitrario e forzato, e che in natura non accadrebbe praticamente mai, e lasciate libere, a seguito di una creazione di particella ed antiparticella, queste si annichilirebbero in qualche nanosecondo: tra l'altro proprio la propensione della natura a non creare coppie correlate quantisticamente per poi separarle, sta alla base delle difficoltà che i ricercatori hanno incontrato prima nel realizzare l'esperimento EPR ed oggi stanno incontrando nella realizzazione del computer quantistico.

Ciò che vorrei dire è che gli esperimenti sono alla base della conoscenza in quanto permettono di capire, anche da stranezze ed anomalie, le caratteristiche di alcuni aspetti della natura, ma ciò non significa che la natura delle cose sia così strana ed anomala. Gli oggetti che vediamo e percepiamo attorno a noi sono reali e come diceva Einstein "la luna esiste anche quando non la vediamo"; questo non vuol dire che creare per esempio nuovi atomi artificiali per allungare la tabella periodica degli elementi sia una cosa sbagliata, ma rimane il fatto che quegli elementi non esistono sulla Terra e non saranno mai stabili e scompariranno in un attimo se lasciati liberi.


Facciamo riferimento ad un altro celebre esperimento, quello della doppia fenditura, che è alle fondamenta della interpretazione che le particelle siano degli oggetti che percepiscono lo sguardo indiscreto dell'osservatore, e si comportino di conseguenza ingannando gli studiosi che prima percepiscono la natura ondulatoria della particella ma dopo averla osservata ne rilevano la sua composizione corpuscolare; il fatto è che l'oggetto quantistico è il conseguente anello di congiunzione tra energia ondulatoria e pacchetto di materia, e se è vero che l'energia equivale in qualche modo alla massa, ci deve essere per forza un momento di transizione tra questi due aspetti della natura apparentemente così distanti. La particella è proprio l'anello di congiunzione, il punto di transizione di stato ed è per questo ci può apparire sia come onda che come corpuscolare.

Il mondo quantico è la terra di mezzo, non quella di confine: quello che troveremo al di là, che siano stringhe, membrane o minuscole dimensioni arrotolate, sarà in ogni caso un mondo fatto esclusivamente di energia, di vibrazione e di spazio; sempre meglio dei troll e dei folletti.

Non esiste più quel "locale" di una volta...

Basta digitare su di un motore di ricerca il termine "quantistico" oppure "entanglement" per capire che il significato prettamente scientifico di queste parole sia stato utilizzato per giustificare il nascere di movimenti mistico/religiosi in stile "new age": da dove nasce la connessione tra la seria ricerca dei fisici del secolo scorso e questa ondata di pseudo-spiritualità?

L'origine delle visioni più mistiche della meccanica quantistica devono essere ricercate nella sua interpretazione più ortodossa e primordiale, quella cosiddetta di Copenaghen, in cui si delineavano le caratteristiche di un mondo fisico nuovo, quello appunto quantistico, che non aveva più nulla a che vedere con quello classico del macrocosmo di cui tutti abbiamo esperienza quotidiana; in particolare nel mondo dei quanti, secondo l'interpretazione concordata dai maggiori esperti nel 1927, non valevano più i principi di realtà e di località, che ora cercherò di spiegare meglio.

Il realismo fisico, quello tanto caro ad Einstein, è definito dalla proprietà degli oggetti di possedere caratteristiche misurabili preesistenti all'osservazione (e quindi alla misurazione) per cui il fatto che un oggetto sia al centro di un esperimento o meno, non cambia la realtà fisica di quell'oggetto che si evolverebbe comunque indipendentemente dal nostro esame: la fisica dei quanti non sembrerebbe ammettere questa realtà perché ad ogni nostra misurazione l'oggetto quantistico (pensiamo ad un elettrone od un altra particella) cambia la propria caratteristica ed il proprio comportamento.

Per spiegare con un analogia questa evoluzione della fisica del microcosmo pensiamo a cosa accade quando immergiamo un termometro in un bicchiere pieno d'acqua per misurarne la temperatura: anche se in modo impercettibile l'immersione del termometro (che avrà una certa temperatura) andrà a turbare la temperatura dell'acqua nel bicchiere che però, essendo un oggetto macroscopico, non si accorgerà quasi della nostra azione; se però riduciamo sempre di più le dimensioni del bicchiere fino a fargli contenere una sola molecola di acqua, comprendiamo subito che il gesto di mettere a contatto il termometro con questa minuscola goccia, cambierà inevitabilmente la temperatura della stessa. Purtroppo ciò che accade a livello di particelle è ancora più complesso di ciò che ho provato a descrivere con l'esempio appena citato e comportamenti duali (onda o particella) hanno fatto emergere un mondo microscopico completamente bizzarro e casuale fino ad originare una interpretazione non realistica della fisica delle microcosmo: quindi secondo l'interpretazione di Copenaghen gli oggetti quantistici si trovano in una sovrapposizione di stati fino a quando qualcuno non li osserva (il famoso gatto vivo e morto di Schrödinger).

Il principio di non località è ancora più sconvolgente di quello del non realismo ed infatti è quello più  utilizzato dai vari santoni per giustificare una connessione universale che vedrebbe l'umanità ed il cosmo stesso in uno stato di entanglement: tralasciando le visioni mistiche, effettivamente a livello quantistico succede una cosa completamente lontana dalla nostra esperienza quotidiana che ci induce immediatamente a pensare più alla magia che alla scienza.
Se prendiamo due particelle create appositamente con caratteristiche complementari (ad esempio con spin opposti) e le allontaniamo ad enorme distanza una dall'altra, nel momento stesso in cui interagisco con una delle due, l'altra istantaneamente ed indipendentemente dalla distanza reagirà come se fosse collegata alla prima; in pratica si assiste ad un teletrasporto dell'informazione quantistica e questo ha creato speculazioni su possibili ed imminenti costruzioni della macchina per il teletrasporto, di invisibili connessioni celebrali tra tutti gli uomini sulla Terra, di possibili giustificazioni alla telecinesi e chi più ne ha più ne metta.

Innanzi tutto chiariamo immediatamente che entrambi i principi di non realtà e non località sono validi esclusivamente per il microscopico mondo delle particelle, poi specifichiamo che il principio di non realtà è stato messo in discussione da interpretazioni più moderne come la decoerenza quantistica e la meccanica di Bohm ed infine rassegnamoci al fatto che scendendo a scale infinitesimamente piccole la materia non si comporta come siamo abituati a pensare ed effettivamente il principiò di non località è stato dimostrato tramite il teorema di Bell e diversi esperimenti di tipo EPR.
Se fosse ancora vivo Einstein probabilmente dovrebbe rassegnarsi oggi al fatto che nonostante tutti i  suoi sforzi di dimostrare il contrario, non c'è proprio più il "locale" di un tempo...