Il ragazzo che cavalcava la luce

"Nella meccanica quantistica, le cose non accadono" ha detto il fisico teorico Stephen L. Adler al reporter di Scientific American Tim Folger, riferendosi alla natura probabilistica della realtà quantistica.

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Albert Einstein a 16 anni sognava di cavalcare un raggio di luce nel vuoto dello spazio. Il geniale fisico si chiese: “se cavalco l’estremità di un raggio di luce e tengo uno specchio davanti al viso riuscirei a vedere la mia immagine riflessa?”

Per i fisici di allora la risposta sarebbe stata no.

Tuttavia, Einstein fidandosi più delle proprie intuizioni che delle leggi allora conosciute immaginò un mondo che permettesse di realizzare il suo esperimento mentale che molti anni dopo lo portarono a provare matematicamente la sua teoria. Questi esperimenti mentali, che Einstein chiamava con il termine tedesco gedankenexperiment, continuano a stimolare la fisica ancora oggi, specialmente nel campo della meccanica quantistica, che Einstein ha contribuito a scrivere.

“Nella meccanica quantistica, le cose non accadono” ha detto il fisico teorico Stephen L. Adler al reporter di Scientific American Tim Folger, riferendosi alla natura probabilistica della realtà quantistica.

Un concetto filosofico sottile, che non ha impedito ai ricercatori di sperimentare il mondo quantistico. Un team dell’Università di Tecnologia di Delft, nei Paesi Bassi, ha utilizzato un apparato laser per eccitare gli elettroni nell’emissione di fotoni, escludendo che
esistano “variabili nascoste” che, secondo Einstein, controllano l’entanglement quantistico, un principio della meccanica quantistica.

Albert Einstein definì l’entanglement quantistico come la capacità di oggetti separati di condividere una condizione o uno stato come una “spettrale interazione a distanza”.

Negli ultimi decenni, in effetti, i fisici hanno dimostrato la realtà di questa interazione su distanze sempre maggiori, ad esempio tra la Terra ad un satellite posto nello spazio.

L’assenza di variabili nascoste fa pensare che dinamiche bizzarre potrebbero davvero essere al lavoro nel mondo quantistico, sfidando le nostre nozioni di spazio e tempo. Il fisico Lee Smolin sostiene che lo spaziotempo è una distesa di interazioni atomiche all’interno di una rete in evoluzione di relazioni in cui la causalità tra gli eventi è complessa indipendentemente dalla distanza.

Nonostante i misteri teorici della teoria quantistica, le sue applicazioni nel mondo reale sono in costante aumento. I ricercatori sfruttano i sistemi atomici portandoli a temperature prossime allo zero assoluto per utilizzarli come simulatori quantistici per studiare possibili applicazioni di materiali superconduttori o sostanze superfluide. Altri stanno realizzando esperimenti per monitorare i campi gravitazionali attorno a oggetti come minuscole sfere di oro o diamanti, per capire se la gravità stessa sia “quantizzata” in bit discreti .

Su scala più ampia, strumenti come l’Event Horizon Telescope, che recentemente ha scattato la prima foto di un buco nero, e i rivelatori di onde gravitazionali potrebbero aiutarci a comprendere le contraddizioni tra la meccanica quantistica e la relatività generale.

Le intuizioni quantistiche stanno alimentando un’enorme innovazione. Un team di ricercatori in Cina ha testato con successo la sovrapposizione quantistica su una distanza di 1.200 chilometri, aprendo la strada a una rete di comunicazioni quantiche incrollabile.

Gli scienziati informatici stanno usando algoritmi quantistici per migliorare i sistemi tradizionali , accelerando i progressi verso l’annunciata era del calcolo quantistico. Tali applicazioni sono ancora nella fase embrionale, come riporta Elizabeth Gibney, ma questo non impedisce agli investitori di destinare ingenti somme nelle start-up quantistiche.

Gli storici della scienza si sono chiesti se Einstein accettasse la parte della teoria quantistica in conflitto con le sue teorie. Non sappiamo se Einstein abbia fatto qualche esperimento mentale per immaginare le applicazioni nate dalle sue geniali idee che hanno cambiato il nostro modo di osservare l’universo che ci circonda, un universo che non finisce di stupire e che continuiamo a sondare anche grazie agli esperimenti mentali e alle intuizioni che il grande fisico ci ha lasciato in eredità.

Fonte: Scientific American