lunedì, agosto 12, 2013

Schrödinger e il paradosso del gatto

Interessantissimo il "doodle" di quest'oggi di Google: è dedicato al fisico Erwin Schrödinger e al suo paradosso del gatto


Schrödinger fu un matematico e fisico austriaco, vincitore del premio Nobel per la Fisica nel 1933. Era venuto al mondo il 12 agosto 1887, e dunque oggi ricorre il 126.mo anniversario della sua nascita: motivo sufficiente, per Google, per dedicargli uno di quei siparietti che loro chiamano "scarabocchi" ("doodle", appunto), che richiama soprattutto all'enunciato più celebre del fisico. 



Il cosiddetto "esperimento mentale del gatto di Schrödinger" intende dimostrare come l'interpretazione "ortodossa" della meccanica quantistica (interpretazione di Copenaghen; vedi anche Niels Bohr) risulti incompleta quando deve descrivere sistemi fisici in cui il livello subatomico interagisce con il livello macroscopico (cioè: con la nostra  realtà).

Per la quantistica ortodossa, se non si osserva esplicitamente il comportamento dell’atomo radioattivo, quest’ultimo si trova in una sovrapposizione di stati, ovvero: è sia decaduto che non decaduto, e rimarrà in tale doppia condizione fino a quando lo scienziato non ne osserverà lo stato. L'osservazione causerà il cosiddetto “collasso della funzione d’onda”, ovvero sarà lo scienziato a stabilire (arbitrariamente!) quale sia lo stato in cui l’atomo versa.

"Si possono anche costruire casi del tutto burleschi" scrive, polemizzando, Erwin Schrödinger. "Si rinchiuda un gatto in una scatola d’acciaio insieme alla seguente macchina infernale (che occorre proteggere dalla possibilità d’essere afferrata direttamente dal gatto): in un contatore Geiger si trova una minuscola porzione di sostanza radioattiva, così poca che nel corso di un’ora forse uno dei suoi atomi si disintegrerà, ma anche, in modo parimenti probabile, nessuno; se l'evento si verifica, il contatore lo segnala e aziona un relais di un martelletto che rompe una fiala con del cianuro. Dopo avere lasciato indisturbato questo intero sistema per un’ora, si direbbe che il gatto è ancora vivo se nel frattempo nessun atomo si fosse disintegrato, mentre la prima disintegrazione atomica lo avrebbe avvelenato. La funzione \Psi dell’intero sistema porta ad affermare che in essa il gatto vivo e il gatto morto non sono degli stati puri, ma miscelati con uguale peso."
(In: Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik ['La situazione attuale della meccanica quantistica'], ne Die Naturwissenschaften 23 (1935), pagg. 807–812, 823–828, 844–849; la citazione è a pag. 812)



Fino a che la scatola rimarrà chiusa, il gatto è – per l’ambiente esterno – sia vivo che morto.
Con questa valutazione paradossale, Schrödinger voleva spiegare che c’era una contraddizione nell’interpretazione prevalente allora sulla convivenza di due stati nella fisica quantistica. La sua riflessione seguiva la pubblicazione di un famoso articolo scientifico e una corrispondenza con Albert Einstein.

E' una gran roba, se ci pensiamo bene: più filosofia che fisica. Finché la scatola è chiusa, noi non sappiamo se l'atomo si è disintegrato e se il gatto è vivo o morto... In pratica, il contatore Geiger è sia attivato che non attivato, la fialetta di cianuro è sia rotta che integra, e il gatto...

Mah, povero gatto! Noi preferiamo pensarlo - e vederlo - sano e pasciuto.


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