La fisica dei quanti. Le leggi fondamentali dell’universodi Sean Carroll
traduzione di Giuseppe Bozzi
Raffaello Cortina Editore
«La storia della fisica è stata testimone di numerose idee brillanti e innovative. Ma se parliamo di svolte davvero rivoluzionarie, cambi di paradigma che stravolgono il modo in cui concepiamo la realtà, se ne possono contare solo due: la meccanica classica alla fine del diciassettesimo secolo e la meccanica quantistica all’inizio del ventesimo. […]
Secondo le nostre conoscenze attuali, la meccanica quantistica è il modo in cui funziona il mondo. I primi segnali della necessità di un cambiamento vennero dai lavori di Max Planck e Albert Einstein: essi spiegarono che, a differenza di quanto pensassero i fisici fino a quel momento, la luce non è solo un’onda. In determinate circostanze, la luce si manifesta sotto forma di particelle che oggi chiamiamo fotoni. Queste particelle sono un esempio dei quanti a cui si fa riferimento nel titolo: pacchetti discreti di energia che emergono dalle regole della meccanica quantistica. Tuttavia, la questione è più complessa. In circostanze diverse, gli oggetti che consideriamo particelle, come gli elettroni, i protoni e i neutroni, mostrano un comportamento ondulatorio. La meccanica quantistica è destinata a frustrare il nostro desiderio di incasellare i sistemi fisici in categorie ben definite. […]
La verità è che neanche i fisici sono d’accordo su cosa dica davvero la meccanica quantistica. I fisici, infatti, sono molto bravi a usare la meccanica quantistica. Siamo in grado di prevedere la struttura di atomi e molecole, e di calcolare con estrema precisione gli eventi di diffusione tra particelle. Ma è come se fossimo alle prese con una scatola nera. I migliori fisici quantistici al mondo non riescono a mettersi d’accordo su ciò che davvero accade e produce i fenomeni che essi prevedono e osservano con tanto successo.
Questa mancanza di consenso è dovuta al fatto che la meccanica quantistica sembra attribuire proprietà speciali all’atto di “misurare” o “osservare” un sistema fisico. In fisica classica gli oggetti possiedono proprietà, come posizione e velocità, che possono essere misurate direttamente e con precisione arbitraria. Gli oggetti quantistici appaiono profondamente diversi. Sembra che misurare le proprietà di un sistema quantistico le modifichi drasticamente. Secondo alcuni modi, perfettamente ragionevoli, di concepire la teoria, una particella come l’elettrone non possiede proprietà come la “posizione” o la “quantità di moto”: si tratta di possibili risultati di misura, ma non di proprietà intrinseche del sistema quantistico stesso.»
