Il gatto di schrodinger spiegazione semplice

Il gatto di Schrödinger – Quanto si capisce veramente del paradosso del gatto di Schrödinger? Che cosa ha significato questa curiosa spiegazione per lo sviluppo della fisica quantistica negli ultimi decenni?

Il gatto di Schrödinger è passato dall’essere un paradosso alla portata di pochi scienziati, a diventare parte della cultura popolare.

Possiamo trovare questo sfortunato gatto in magliette, tazze e meme da quando la serie The Big Bang Theory lo ha fatto conoscere al grande pubblico.

La maggior parte delle persone hanno un rapporto molto superficiale con questa storia, comprendono l’idea di sovrapposizione come il paradosso di essere vivi e morti allo stesso tempo fino all’apertura della scatola.

Tuttavia, il gatto di Schrödinger nasconde molte più informazioni, è un esempio divertente della complessità dell’universo quantistico che la comunità scientifica stava guardando negli anni Venti e che ancora oggi non è ben compreso.

Fino all’emergere della moderna meccanica quantistica negli anni Venti, i fisici erano convinti che le loro teorie fossero deterministiche. Non c’era spazio per l’ambiguità. Una volta conosciute tutte le condizioni iniziali di un sistema, l’esito di qualsiasi esperimento non è mai stato messo in dubbio.

Questo mondo di sicurezza e certezza è esploso nell’aria con l’arrivo della teoria quantistica, tutto è diventato semplicemente probabile, un mal di testa assoluto.

La più nota interpretazione della meccanica quantistica

Prima di capire se il gatto finisce morto o vivo e addentrarci nel noto Paradosso del Gatto di Schrödinger, dobbiamo fare una sosta lungo la strada in quei folli anni ’20.

Di fronte al caos delle teorie e delle idee che cominciavano ad emergere sulla fisica quantistica, gli scienziati cercavano di discernere una teoria coerente e il più completa possibile. È così che è nata l’Interpretazione di Copenhagen, o la spiegazione più tradizionale del mondo quantistico e del nostro rapporto con esso.

Questa interpretazione è il risultato di scienziati come Niels Bohr, Max Born e Werner Heisenberg, tra gli altri. Fu presentato nel 1927 in una conferenza sul lago di Como, anche se il suo nome deriva dalla città dove viveva Bohr.

Quando si tratta di studiare la meccanica quantistica, durante tutto questo tempo questa è stata e continua ad essere la spiegazione più ricorrente, viene studiata in tutte le università in quanto continua ad essere valida e la più completa.

Particolare enfasi deve essere posta sull’interpretazione delle parole. Non è una teoria come quelle finora conosciute ed è più vicina alla filosofia che alla precisione della matematica.

La meccanica delle onde di Schrödinger

Nell’interpretazione di Copenhagen, la meccanica della matrice di Heisenberg si intreccia con la meccanica delle onde di Schrödinger. È stabilito che un sistema quantistico, diciamo una particella, si evolve nel tempo come un’onda in cui sono incluse tutte le posizioni e i valori possibili della particella, cioè la sovrapposizione quantistica.

Si afferma inoltre che finché le proprietà di quell’onda non vengono misurate, essa rimane e continua ad avere diversi valori contemporaneamente.

La sovrapposizione rimane finché nessuno la osserva, e quando decidiamo di misurarla, l’onda scompare e si trasforma di nuovo in una particella con una sola posizione, ma è impossibile prevedere esattamente quale sarà il risultato.

Qui troviamo il collegamento con il famoso paradosso di Schrödinger.

Paradosso del gatto di Schrödinger: vivo o morto?

Da questa interpretazione emerge il Gatto di Schrödinger, un esperimento mentale con il quale cerca di riflettere il paradosso stabilito dall’interpretazione di Copenhagen.

Scienziati come Albert Einstein erano molto critici nei confronti di questa interpretazione, che arrivava a dire che “Dio non gioca a dadi”. Neanche uno dei padri di questa interpretazione, Schrödinger, era convinto di ciò che proponeva.

Gatto di Schrödinger Spiegazione

Ok la meccanica quantistica, ma qual’è la Spiegazione del Gatto di Schrödinger?

Nel paradosso del gatto, per chi non se lo ricorda bene, un gatto vivo viene messo in una scatola a tenuta stagna. Accanto ad esso c’è un vaso chiuso con un gas velenoso e un dispositivo preparato per rompere il vaso e rilasciare il gas che ucciderebbe il gatto. Il meccanismo si basa su atomi radioattivi che si disintegrano in modo quantistico, quindi la sua funzione d’onda comprende entrambi gli stati: integrato e non disintegrato.

Il rivelatore di particelle radioattive agisce come un interruttore per far uscire o meno il gas, a seconda della posizione dell’atomo.

Come l’atomo è sovrapposto, è decaduto e composto allo stesso tempo, così il veleno è contenuto e libero allo stesso tempo e, di conseguenza, il gatto è vivo e morto contemporaneamente. C’è una probabilità del 50% che entrambi i risultati si verifichino.

Con questo esperimento mentale, Schrödinger mette in evidenza i problemi dell’Interpretazione di Copenhagen.

Un gatto non può essere vivo e morto allo stesso tempo. Per tutti gli esseri umani, con o senza conoscenze di fisica, quest’idea è ridicola.

Così, con questa storia e un semplice gatto, si sollevano i punti deboli dell’interpretazione.

Tra questi punti deboli, l’interpretazione dice che un’onda diventa una particella quando la si osserva (questo è noto come Collasso dell’Onda), come il bambino che fa un gioco meschino quando non lo si guarda e nel momento in cui ci si gira, si traveste con un viso angelico.

Questo sembra non avere né capo né piede e finisce per provocare un secondo paradosso ancora più strano: l’amico di Wigner.

In questo paradosso Wigner introduce un amico (umano) in un laboratorio osservando un meccanismo simile a quello spiegato da Schrödinger e Wigner lascia la stanza.

Quando avviene il collasso dell’onda? L’amico di Wigner, essendo cosciente a differenza del gatto, percepirebbe un risultato definitivo e non si troverebbe mai in uno stato di sovrapposizione (se hai iniziato a notare il tuo mal di testa qui, non preoccuparti, continua a leggere)

Alla fine questo paradosso è infinito ed è direttamente collegato alle domande filosofiche che sono state poste nel corso della storia.

Einstein, ancora una volta, ci ha lasciato una frase per i posteri:

Credete davvero che la Luna non ci sia quando non guardiamo?

Decoerenza quantistica del gatto di Schrödinger…

Col tempo gli scienziati hanno capito perché i problemi sollevati da Schrödinger e Wigner non avevano senso. La consapevolezza non è un prerequisito per influenzare la meccanica quantistica.

Il fatto che le sovrapposizioni di un collasso atomico non rispondono a un osservatore più o meno intelligente, ma all’interazione del sistema quantico con l’ambiente, che hanno chiamato “decoerenza”.

La decoerenza quantistica ci dice che le particelle smettono di avere sovrapposizioni quando entrano in contatto con altre particelle nel loro ambiente e più grande è il sistema più l’interazione con l’ambiente, quindi un atomo ha proprietà quantistiche e un gatto no.

Questa è la linea di demarcazione tra il mondo quantico e il mondo reale che l’Interpretazione di Copenhagen non poteva spiegare, ma intuire.

Come vediamo, nel corso del tempo la fisica ha sviluppato spiegazioni più complesse e comprensibili dell’interpretazione iniziale piena di lacune di cui il gatto di Schrödinger si è “preso gioco”.

Libri Gatto di Schrödinger

Consigli di lettura sul paradosso del gatto

Conclusioni

Alla fine, questo paradosso del gatto ha portato all’assurdità di un’idea poco raffinata, ricordiamo che si trattava di un’interpretazione, non di una teoria. Anche così, l’interpretazione di Copenhagen è ancora valida e gli esperimenti successivi lo hanno dimostrato.

Quella che fu una discussione un po’ folle tra le grandi menti del XX secolo è arrivata fino a noi come uno scherzo da geek, ma fa parte della storia della scienza e ha innescato spiegazioni più concise ai problemi sollevati da Schrödinger, Einstein e altri scienziati.

Oggi la fisica quantistica, anche se più studiata, è ancora un enigma incomprensibile che rompe con tutto ciò che conosciamo, per cui finiamo per ricordare una delle frasi più note del premio Nobel per la Fisica, Richard Feyman:

“Se pensi di capire la fisica quantistica, in realtà non la capisci”

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Il gatto di Schrödinger - Molto più di un semplice paradosso

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✅ Il gatto di Schrödinger - È passato dall'essere un paradosso alla portata di pochi scienziati, a diventare parte della cultura popolare.

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