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Fisica quantistica: gli strani fondamenti del nostro mondo

Alla fine dell’Ottocento, si pensava di aver compreso i principi fondamentali della Natura. Gli atomi erano i “mattoncini” con cui era costruito il mondo, le leggi di gravitazione universale di Newton spiegavano il moto dei pianeti e di tutti gli altri corpi, l’Universo intero sembrava  funzionare come un gigantesco orologio. Ma, nei primi decenni del novecento, uno studio più approfondito dell’atomo e dei suoi componenti ha dato origine alla Teoria dei Quanti che, facendo perdere gran parte delle certezze su cui si basava la fisica classica, ha gradualmente fatto comprendere che la conoscenza della realtà era ben lontana dall’essere completa.

  • Principi basilari:
  • Sia la luce che le particelle che costituiscono gli atomi e cioè gli elementi fondamentali  che compongono la materia  (quindi noi stessi e la realtà a noi manifesta) sono costituite da minuscoli concentrati di energia detti QUANTI che  hanno una duplice natura: ondulatoria e corpuscolare. Precisamente a livello subatomico la materia presenta le caratteristiche tipiche delle onde e solo all’atto dell’osservazione assume un comportamento corpuscolare. Ad intuire la duplice natura, corpuscolare ed ondulatoria della materia fu il matematico e fisico Louis De Broglie (1892-1987) che ottenne il premio Nobel nel 1929. Le proprietà delle vibrazioni dell’onda quantistica furono descritte matematicamente dalla Equazione d’onda di Schrodinger matematico e fisico austriaco (1987-1962) che per tale scoperta nel 1933 fu insignito del premio Nobel .
  • Non è possibile conoscere simultaneamente la velocità e la posizione di una particella quantistica, poiché quantomaggiore è l’accuratezza nel determinarne la posizione tanto minore è la precisione con la quale si può accertarne la velocità e viceversa . La suddetta proprietà è conosciuta come Principio d’Indeterminazione di Heisenberg  (1901 – 1976) fisico tedesco premio Nobel nel 1932. L’indeterminazione non dipende dai limiti dei nostri strumenti, che comportano necessariamente una interazione più o meno grande con l’oggetto da sottoporre a misurazione, bensì rappresenta una caratteristica intrinseca della materia.
  •  Se due particelle si fanno interagire per  un certo periodo e quindi vengono separate, quando si sollecita una delle due in modo da modificarne lo stato,istantaneamente si manifesta sulla seconda  una analoga sollecitazione a qualunque distanza si trovi rispetto alla prima.Tale fenomeno è detto “Fenomeno dell’Entanglement“. Il fenomeno dell’entanglement viola il «principio di località» per il quale  ciò che accade in un luogo NON può influire immediatamente su ciò che accade in un altro. Albert Einstein, pur avendo dato importanti contributi alla teoria quantistica, non accettò mai che una particella potesse influenzarne un’altra istantaneamente e pertanto cercò a lungo di dimostrare che la violazione della località fosse solo apparente, ma i suoi tentativi furono di volta in volta ribattuti dai suoi oppositori. Nel 1982 il fisico Alain Aspect, con una serie di sofisticati esperimenti dimostrò l’esistenza dell’entanglement e quindi l’inconsistenza della posizione di Einstein.“Quelli che non sono rimasti scioccati quando si sono imbattuti per la prima volta nella teoria quantistica non possono averla capita”.
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