Forse vi annoierà , ma per me è sempre stato affascinante.
Paradosso del gatto di Schrödinger
La struttura dell'apparato sperimentale. Si vede come
il gatto sia contemporaneamente sia vivo che morto.Il
paradosso del gatto di Schrödinger è un esperimento
mentale ideato da Erwin Schrödinger allo scopo di
dimostrare come quella che era l'interpretazione
classica della meccanica quantistica
(l'Interpretazione di Copenaghen) risulta essere
incompleta quando deve descrivere sistemi fisici in
cui il livello subatomico interagisce con il livello
macroscopico.
« Si possono anche costruire casi del tutto
burleschi. Si rinchiuda un gatto in una scatola
d’acciaio insieme con la 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 disintegra, ma anche in modo
parimenti verosimile nessuno; se ciò succede, allora
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. La
prima disintegrazione atomica lo avrebbe avvelenato.
La funzione ? dell’intero sistema porta ad affermare
che in essa il gatto vivo e il gatto morto non sono
stati puri, ma miscelati con uguale peso.[1] »
Dopo un certo periodo di tempo, quindi, il gatto ha
la stessa probabilità di essere morto quanto l'atomo
di essere decaduto. Visto che fino al momento
dell'osservazione l'atomo esiste nei due stati
sovrapposti, il gatto resta sia vivo sia morto fino a
quando non si apre la scatola, ossia non si compie
un'osservazione.
In pratica, una particella elementare possiede la
capacità di collocarsi in diverse posizioni
contemporaneamente, e anche di esser dotata di
quantità d'energia diverse al medesimo istante. Per
quanto "assurde" al nostro modo di pensare, queste
strane proprietà della materia e dell'energia
corrispondono alla realtà del mondo dei quanti. Le
particelle subatomiche sono "delocalizzate" nello
spazio e nel moto, per cui - fra un esperimento e
l'altro - si comportano come se stessero in più
luoghi contemporaneamente. Ma, paradosso nel
paradosso, ogni qualvolta una particella
delocalizzata venga osservata con un esperimento che
- per propria natura - modifica indispensabilmente il
livello energetico, la quantità di moto e pure la
posizione della particella in esame, essa verrà
certamente trovata nella posizione cercata e dotata
di quel determinato livello energetico.
Ritornando al caso del gatto, fino a quando l'atomo
non si disintegra (e questo evento dipende unicamente
dalla natura dell'atomo radioattivo scelto, quindi è
un evento unicamente probabilistico), emettendo la
particella che aziona il marchingegno letale, il
gatto è sicuramente vivo. Viceversa, al decadimento
dell'atomo, il gatto va certamente incontro alla
morte. Pertanto, se non si apre il contenitore in cui
alloggiano il gatto e il marchingegno letale, non si
potrà determinare quale destino abbia avuto il gatto:
di conseguenza, il gatto può - al contempo - esser
considerato sia vivo sia morto. Solo aprendo il
contenitore (quindi, compiendo l'esperimento) si
reperirà un gatto vivo o morto. Il paradosso, solo
apparente, sta proprio qui: finché non si compie
l'osservazione, il gatto può esser descritto
indifferentemente come vivo o come morto, in quanto è
soltanto l'osservazione diretta che, alterando i
parametri basali del sistema, attribuirà al gatto (al
sistema medesimo) uno stato determinato e "coerente"
con la nostra consueta realtà.
È sempre stato così, solamente non ce ne siamo
accorti fino al secolo scorso: nel mondo
microscopico, ogni singola particella si comporta
individualmente come delocalizzata. Viceversa, nel
nostro universo macroscopico, un aggregato di singole
particelle non si comporta - ovviamente -
individualmente, come la singola particella. Il
collettivo delle particelle singole, una volta
aggregate in un insieme macroscopico, azzera le
singole posizioni individuali, abolendo l'anomalia
propria di ciascuna particella singola. Ovvero, un
corpo macroscopico ha come risultante nulla le
singole proprietà delle particelle componenti, il che
conferisce al tutto le "consuete proprietà".
L'interazione reciproca delle singole particelle in
una realtà macroscopica che sgretola le singole
anomalie prende il nome di "Desincronizzazione delle
funzioni d'onda" o di "Decoerenza". E questa
proprietà è positiva, altrimenti nessuno potrebbe
vedere, afferrare, pensare, e così via. Viceversa, si
può altrimenti affermare che una particella
microscopica, di dimensioni compatibili con quelle di
una lunghezza d'onda, può comportarsi come una
particella materiale o come un'onda energetica al
contempo. Ma è estremamente improbabile che un corpo
macroscopico, in un qualche momento, si trovi ad
avere dimensioni compatibili con quelle d'una
lunghezza d'onda, comportandosi, pertanto, come
un'onda vera e propria.
Il Paradosso del gatto nella realtàL'esperimento del
gatto, così come proposto da Schrödinger, non è mai
stato messo in pratica. Tuttavia, un esperimento
analogo, egualmente basato sull'interazione tra
un'onda e un corpo macroscopico, è stato messo in
atto immettendo un fotone in un cavo a fibra ottica.
Il fotone, essendo un'onda, gode di due stati
quantici contemporaneamente, esattamente come la
sostanza radioattiva citata da Schrödinger. Inserendo
un secondo cavo a metà del primo, perché intercetti
il fotone mentre passa attraverso il primo e registri
l'informazione riguardo allo stato di tale fotone,
avviene ciò che in quantistica si chiama "compiere
un'osservazione", e, come nel paradosso di
Schrödinger, da quel momento la luce si trova in uno
solo dei due stati.
L'esperimento ha permesso tra l'altro di dimostrare
che l'osservazione non deve necessariamente essere
compiuta da un essere umano: in questo caso,
l'osservazione è stata compiuta dal secondo cavo
quando ha intercettato il fotone passante nel primo.
Già in quel momento la realtà macroscopica ha
interagito con quella quantica, obbligando
quest'ultima a incanalarsi in uno dei due stati.
Quando, in un secondo momento, arriverà anche
l'osservazione da parte dell'uomo, il fotone era già
passato a uno solo dei due stati. Se l'uomo, per
ipotesi, già sapesse che l'intercettazione è
avvenuta, ma non avesse ancora letto il risultato sul
monitor del suo computer, dovrebbe comunque già
concludere che in quel momento il fotone si trova
ormai in uno dei due stati, anche se non sa ancora in
quale dei due.
Così, anche per l'esempio del gatto, diversamente da
come era stato ipotizzato da Schrödinger, già
l'interazione della sostanza radioattiva con il
contatore Geiger obbligherebbe tale materia ad
assumere uno solo dei due stati: il gatto, in quanto
parte del mondo macroscopico, sarebbe quindi sempre o
solo vivo o solo morto, anche se ovviamente
l'osservazione umana è necessaria perché l'uomo
sappia quale di questi due casi si sia effettivamente
verificato.
Interpretazione del paradossoIl paradosso del gatto
fu inventato da Schroedinger per evidenziare che
l’interpretazione di Copenhagen, proposta dal fisico
danese Niels Bohr, aveva conseguenze insostenibili.
La maggioranza dei fisici, però, continuò a seguire
l’orientamento concettuale di Bohr. Si può persino
vedere l’esempio del gatto come un’ottima
illustrazione degli aspetti peculiari della meccanica
quantistica, e usare anche in altri ambiti la visione
filosofica sottostante all’interpretazione di
Copenhagen.[2]
Il paradosso del gatto nella cultura
popolare"Schrodinger's Cat", è il titolo di una
canzone del gruppo inglese Tears for Fears
appartenente all'album Saturnine Martial & Lunatic
Il gatto di Schrödinger era il nome di una
trasmissione radiofonica della Radiotelevisione
Svizzera in lingua italiana a cura di Vincenzo
Masotti, che prendeva il paradosso come simbolo delle
incertezze date dalla ricerca scientifica.
Al gatto di Schrödinger si riferisce il titolo del
romanzo di fantascienza Il gatto che attraversa i
muri di Robert A. Heinlein. Nel romanzo stesso è
presente un gatto "delocalizzato" in grado di passare
dall'una all'altra parte del muro grazie a un balzo
quantico.
Una situazione del tutto simile accade al
protagonista del libro Il risveglio di Endymion di
Dan Simmons, rinchiuso in una navicella e condannato
a morte.
Il paradosso è citato nel romanzo Sabato di Ian
McEwan, per descrivere una situazione di incertezza
vissuta dal protagonista.
Paradosso del gatto di Schrödinger è il titolo di un
romanzo del pittore Lodovico Mancusi, edizioni Il
Filo, 2008.
"Il gatto di Schroedinger" è il titolo di un racconto
contenuto nella raccolta di Ursula K. Le Guin La rosa
dei venti (Editrice Nord, 1984).
Il paradosso del gatto trova applicazione nel
racconto Il gattino di Schrödinger (Schrödinger's
Kitten) di George Alec Effinger (in "Cuori elettrici"
Einaudi Stile Libero 1996) che ha vinto nel 1988 i
premi più importanti della fantascienza: Hugo e
Nebula.
Il paradosso del gatto è citato nel film A Serious
Man dei fratelli Coen.
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato in una
puntata di Star Trek: Voyager per dare un esempio
della fisica quantistica ad un'altra forma di vita
(questa forma di vita la definisce fisica "errata"
per il fatto che nel nostro universo una forma di
vita non può essere sia viva che morta in uno stesso
punto dello spazio-tempo, anche se viene comunque
studiata da questa forma di vita).
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato in una
puntata di The Big Bang Theory da Sheldon per
spiegare come il primo appuntamento possa essere una
situazione positiva e negativa.
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato in una
vignetta di Cyanide and Happiness disegnata da Matt
Melvin e pubblicata il 07.07.2007.
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato in
alcuni episodi della serie animata giapponese Noein;
in uno in particolare Amamiku spiega alla
protagonista Haruka come lei in quel momento sia
l'osservatore che definisce l'esistenza in vita o
meno del suo amico Yu Goto, trascinandola fuori dalla
stanza.
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato da
McGee nella puntata n. 19 della quarta serie di NCIS,
dal titolo 'Scrupoli'. Infatti, in quella puntata, un
terrorista suicida si credeva che non fosse morto.
Per questo motivo, McGee, che è il cervellone della
squadra, cita questo paradosso spiegandolo a Ziva,
anche se lei ovviamente non riuscì a comprenderlo.
Il paradosso del gatto di Schrödinger è citato nel
numero 125 di Dylan Dog intitolato "Tre per Zero" e
nel numero 240 intitolato "Ucronia" da uno scienziato
che dice di aver scoperto che tre per zero fa tre e
non zero per poter spiegare la sovrapposizione di due
mondi.
Il paradosso è citato nel 9º Viaggio di Capitan
Harlock "Amico Mio, alla fine dei meandri oscuri
dell'anima" durante una dettagliata anche se breve
descrizione della nascita dell'universo.
Il paradosso è citato all'inizio del fantathriller
Repo Men (2010) di Miguel Sapochnik.
Il paradosso è citato nel libro Avanti nel tempo
(Flashforward) di Robert J. Sawyer (e anche in un
episodio dell'omonima serie televisiva): il fisico
Simon Campos ne utilizza l'esempio per spiegare come
due eventi futuri siano ugualmente probabili a un
dato momento.
Il paradosso è citato nella serie televisiva Numb3rs,
prima stagione, ottava puntata.
Il paradosso è citato nel 10° volume del manga
giapponese Hellsing; è presente un personaggio
chiamato Schrödinger, in grado di essere, allo stesso
tempo, ovunque e in nessun posto.
Il paradosso è citato nella serie televisiva del 2009
Defying Gravity - Le galassie del cuore, prima ed
unica stagione, ottava puntata, quando l'astronauta
Wassenfelder, fisico, durante un'emergenza a bordo
dell'astronave (una tempesta solare radioattiva), che
costringe l'equipaggio in un rifugio, descrive ai
suoi compagni che per il controllo missione, situato
a milioni di chilometri di distanza (sulla terra), in
mancanza di comunicazioni dovuta alla tempesta solare
stessa, l'equipaggio sia per loro contemporaneamente
vivo e morto.
Il paradosso è citato in una puntata di "Stargate"
per spiegare la meccanica quantistica ad un
extraterrestre, il quale risponde di aver studiato
l'argomento in un corso elementare riguardante i
concetti fisici errati. La loro civiltà, infatti, ha
già superato la meccanica quantistica ma egli non può
rivelare nulla, in quanto, disponendo di tali
conoscenze, potremmo fare del male a noi stessi o ad
altri.
Nel videogioco Bioshock 2, nel livello Dionysus Park
è presente un gatto, chiamato appunto Schrödinger,
congelato all'interno di un blocco di ghiaccio.
Il paradosso è citato nel telefilm Six Feet Under
nella prima puntata della terza serie, viene nominato
in un telefilm che sta guardando uno dei protagonisti
Nathaniel Samuel Fisher Jr.
Il paradosso viene citato su "The Amazing Spider-Man
(vol 2) 58 del novembre 2003" nella storia "Buon
Compleanno parte 2" mentre l'Uomo Ragno parla con il
Dr. Strange.
Il paradosso viene citato da Scarlett Thomas in "Che
fine ha fatto Mr Y."
Schrödinger's Cat è una carta creatura del gioco
online "Elements". La sua abilità principale "Dead
and Alive", se attivata, scatena tutti gli effetti
correlati alla morte d'una creatura ma "Schrödinger's
Cat" non muore realmente.
Il paradosso viene citato in un episodio di Umineko
no naku koro ni.
Nei fumetti viene citato anche nell'edizione italiana
di Spider-Man 549.
Il Gatto di Schrödinger è anche citato due volte
nell'anime To aru majutsu no index
Il Gatto di Schrodinger è anche citato nel romanzo
LIMIT di Frank Schätzing
[modifica] Note1.^ E. Schrödinger: Die gegenwärtige
Situation in der Quantenmechanik [La situazione
attuale della meccanica quantistica], Die
Naturwissenschaften 23 (1935) 807–812, 823–828, 844–
849; citazione a pag. 812.
2.^ Il gatto quantistico - Il paradosso del “Gatto di
Schroedinger” - Riflessioni sulle Scienze di Alberto
Viotto
Voci correlateInterpretazioni della meccanica
quantistica
Collasso della funzione d'onda
Paradosso dell'amico di Wigner
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