Che cos'e' l'Entanglement?
Scienza e Fisica Quantistica
L’entanglement quantistico rappresenta uno dei fenomeni
più misteriosi, e tuttora sostanzialmente inspiegati, di tutta la fisica:
capiamo meglio di cosa si tratta e in cosa consiste questo "mistero"
Luigi Maxmilian Caligiuri - 03/07/2019
Anche se la loro spiegazione è ancora lontana, i bizzarri
fenomeni della meccanica quantistica, tra i quali l'Entanglement, sono alla
base di tante tecnologie quotidianamente utilizzate, dal computer al laser,
dalle celle solari ai dispositivi biomedicali. Inoltre costringono la scienza a
indagare nuove teorie e possibilità, dalle interazioni superluminali alla
“morte” quantistica dell’Universo
La meccanica quantistica rappresenta senza dubbio il
capitolo più misterioso di tutta la fisica: anche chi non possiede una formazione
scientifica specialistica può rendersi facilmente conto e delle sue
innumerevoli stranezze, in grado di violare così palesemente il senso comune.
Queste “contraddizioni” rappresentano, d’altra parte, il fondamento concettuale
delle più importanti teorie fisiche moderne e sono oramai comunemente accettate
“in quanto tali”, dal momento che i modelli che da esse derivano sono in grado
di descrivere buona parte dei risultati sperimentali finora disponibili.
Entanglement, quesito sconosciuto
Il comportamento ondulatorio della materia previsto dalla
meccanica quantistica è inoltre alla base di un altro sorprendente fenomeno,
tipicamente quantistico, noto come entanglement (ovvero intreccio) che
caratterizza gli stati quantici di sistemi fisici (microscopici) tra loro
interagenti. Si può certamente affermare che l’entanglement quantistico
rappresenta uno dei fenomeni più misteriosi, e tuttora sostanzialmente
inspiegati, di tutta la fisica a tal punto che Erwin Shrodinger, uno dei padri
fondatori della meccanica quantistica lo definiva il “tratto caratterizzante”
della teoria quantistica, e Albert Einstein non riuscì mai ad accettarlo fino
in fondo tanto da ritenerlo la prova stessa che la meccanica quantistica fosse
una teoria sostanzialmente inesatta (o quantomeno incompleta).
In estrema
sintesi, il concetto di entanglement è basato sull’assunzione che gli stati
quantistici di due particelle microscopiche A e B (ma anche, in una certa
misura, dei sistemi macroscopici) inizialmente interagenti possano risultare
legati (appunto “intrecciati”) tra loro in modo tale che, anche quando le due
particelle vengono poste a grande distanza l’una dall’altra, la modifica che
dovesse occorrere allo stato quantistico della particella A istantaneamente
avrebbe un effetto misurabile sullo stato quantistico della particella B,
determinando in tal modo il fenomeno della cosiddetta “azione fantasma a
distanza” (spooky action at distance).
Secondo lo stesso Einstein, l’esistenza di una tale
“interazione” a distanza metterebbe in seria crisi la nostra concezione di come
la natura funziona, determinando conseguenze paradossali (come quelle descritte
dal cosiddetto paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen, altrimenti noto come EPR).
Tale affermazione, come divenne chiaro molti decenni dopo, deve essere
interpretata esclusivamente con riferimento alla Teoria della Relatività e non
può essere ritenuta di validità generale.
Nel 1964 il fisico John Bell ricava una diseguaglianza
matematica (nota, appunto, come diseguaglianza di Bell) che quantifica il
massimo grado di correlazione tra gli stati quantici di particelle spazialmente
distanti nell’ambito di esperimenti in cui sono soddisfatte tre “ragionevoli”
condizioni:
gli sperimentatori hanno libero arbitrio nell’imporre le
condizioni iniziali dell’esperimento;
le proprietà delle particelle che vengono misurate sono
reali e preesistenti e non emergono soltanto al momento dell’esperimento;
nessuna interazione tra le particelle può avere luogo a
una velocità maggiore di quella assunta dalla luce nel vuoto (che, in accordo
con i postulati della Teoria della Relatività di Einstein, costituirebbe dunque
un limite assoluto nell’Universo).
Ebbene, com’è stato provato nell’ambito d’innumerevoli
esperimenti appositamente progettati ed eseguiti al fine di verificare la
predetta diseguaglianza, la meccanica quantistica puntualmente viola la
condizione imposta da quest’ultima, fornendo livelli di correlazione tra
particelle lontane superiori rispetto a quelli occorrenti se la diseguaglianza
di Bell fosse rispettata.
Tale risultato pone innanzitutto un interrogativo di
natura “filosofica”: è forse possibile che il comportamento del sistema fisico
risulti in qualche maniera predeterminato, ossia indipendente dalla nostra
possibilità di scegliere a piacimento le condizioni sperimentali, nel fornire
il risultato ottenuto?
Oppure dobbiamo ritenere che le proprietà quantistiche
misurabili delle particelle non siano “reali” (ossia inerenti la natura stesse
delle medesime particelle) ma esistano “semplicemente” come risultato delle
nostre percezioni (o più precisamente delle nostre misurazioni eseguite sul
sistema fisico in questione)?
Se non siamo disposti a ritenere, com’è ragionevole che sia,
che la realtà che sperimentiamo sia creata esclusivamente dalla nostra
interazione con il mondo circostante all’atto della percezione o della
misurazione, allora dobbiamo accettare la possibilità che l’interazione
quantistica a distanza tra particelle intrecciate si trasmetta a una velocità
superiore a quella della luce nel vuoto.
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Scienza e Conoscenza - n. 56 >> http://goo.gl/HRC3XW
Nuove scienze, Medicina non Convenzionale, Consapevolezza
