Gatto di Schrödinger: paradosso

Gatto di Schrödinger, il protagonista di un paradosso che ha che fare con la meccanica quantistica. Se si parla di esperimento del gatto di Schrödinger, non dovete però pensare ad un povero gatto maltrattato, sezionato, drogato o incatenato. No, si tratta di un esperimento mentale, frutto quindi dell’immaginazione dello scienziato Erwin Schrödinger che nel 1935 ha cercato con questo sogno ad occhi aperti di illustrare come interpretando in modo “ortodosso” una parte della meccanica quantistica ci si potesse scontrare con dei paradossi, agendo in un sistema fisico macroscopico. Come quello in cui viviamo noi e dove vivrebbe un ipotetico gatto di Schrödinger.

Gatto di Schrödinger: paradosso

Questo esperimento è spuntato nella mente di Schrödinger mentre già un altro paradosso stava facendo discutere, quello di Einstein-Podolsky-Rosen, detto anche EPR. Esso era contro l’interpretazione di Copenaghen della quantistica e contro i suoi autori, Bohr e Heisenberg.

Secondo questa teoria ortodossa, due sistemi fisici interagenti devono essere trattati come un sistema unico, descritto da un unico stato quantico, come se fossero intrecciati tra loro, quindi in uno stato “entangled”. Ecco perché spesso ci si riferisce a questa teoria con il termine di “entanglement quantistico”.

Gatto di Schrödinger: esperimento

Seguendo la teoria ortodossa sembrerebbe che, per il principio di sovrapposizione, se un sistema può trovarsi in due stati distinti, può trovarsi anche in una qualsiasi loro combinazione lineare, quindi si ha una sorta di fenomeno di interferenza Questo, se applicato in un mondo macroscopico, può portare secondo Schrödinger, a conclusioni che sono effettivamente paradossali. Il Gatto di Schrödinger è un esempio, molti altri se ne potrebbero inventare. Vediamo in cosa consiste.

Preso un gatto e messo in una scatola d’acciaio, sottoponiamolo all’effetto di una macchina “infernale” con un contatore Geiger che rilascia una minuscola porzione di sostanza radioattiva. In un’ora, così poca è la dose di sostanza, che possiamo pensare che forse uno degli atomi felini potrebbe disintegrarsi, ma non è detto. Nel caso, il contatore lo segnala.

Dopo un’ora, cosa abbiamo? Se nessun atomo è stato disintegrato, il Gatto di Schrödinger sarò vivo e vegeto, e forse affamato, ma se è avvenuta anche solo una disintegrazione atomica, sarà avvelenato. Se vediamo questa situazione come una funzione, risulta che il gatto vivo e il gatto morto sono degli stati possibili, miscelati con uguale peso. Il gatto è vivo o morto? Non può essere un po’ e un po’!

Gatto di Schrödinger: spiegazione

Per cercare di superare questo imbarazzo di fronte ad un gatto vivo e morto, forze zombie, è stata creata la teoria della decoerenza quantistica che afferma che le previsioni della meccanica quantistica sono corrette ma che non è possibile osservare effetti quantistici in oggetti macroscopici perché sono inevitabilmente accoppiati con l’ambiente esterno. Tradotto, per gatto di Schrödinger, questo animale non sarà mai realmente isolato dal resto del mondo quindi non può essere visto come un sistema isolato da tradurre in una equazione.

Gatto di Schrödinger: libro

A chi subisce il fascino di questi paradossi, come me, suggerisco questo libro. “I dadi di Einstein e il gatto di Schrödinger”. Due menti geniali alle prese con gli enigmi della fisica contemporanea” di Paul Halpern. Un volume davvero ben scritto che esplora come Einstein e Schrödinger abbiano cercato di trascendere gli aspetti bizzarri dei quanti, dando ai lettori spunti originali circa la storia della fisica.

Gatto di Schrödinger: maglietta

Per i lettori più deliziosamente nerd, e mi ci metto anche io in questa categoria, ecco la maglietta a tema, a 17 euro su Amazon, 100% Cotone.

Gatto di Schrödinger: frasi

Per concludere, sentiamo cosa pensava Schrödinger mentre studiava e immaginava gatti e quanti. Ecco tre sue frasi note.

La meccanica quantistica non mi piace, e mi spiace di averci avuto a che fare.

Se questi dannati salti quantici dovessero esistere, rimpiangerò di essermi occupato di meccanica quantistica!

In questo momento sono alle prese con una nuova teoria dell’atomo. Peccato che non conosca sufficientemente la matematica; ma sono piuttosto ottimista: se riesco a creare questa teoria, sarà molto bella.

Per ricordarle e citarle, non essendo frasi brevi, occorrerà fare molti esercizi per la memoria

Questo paradosso avendo come protagonista un gatto, ha ovviamente attirato la curiosità di molti, non solo nel mondo della scienza. Troviamo anche dei dialoghi tratti da film che lo citano come accade ne “Il signore del male” di Carpenter.

– Conosci la teoria del gatto di Schrödinger?
– La conosco. La conosco.
– Qual è il punto? È che finché il gatto nella scatola non è osservato da qualcuno non si trova in uno stato definitivo, vivo o morto. È in uno stato ondeggiante di superposizione: vivo e morto allo stesso tempo.
– Eh?
– Ok. Soltanto quando noi apriamo la scatola e osserviamo il gatto allora lui si materializza nella realtà: o è vivo o è morto.
– Ma non ha senso!
– Ed è proprio questo il nocciolo della faccenda! Non ha alcun senso comune! Il nostro senso comune si classifica ad un livello subatomico… 

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Pubblicato da Marta Abbà il 8 Maggio 2018