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Le basi della realtà fisica. La realtà quantistica è completamente diversa da come la percepiamo noi nella nostra vita quotidiana, la realtà oggettiva può essere descritta con concetti deterministici dove gli oggetti hanno una posizione ed uno stato ben definibile, mentre il mondo subatomico può meglio essere descritta con concetti probabilistici dove gli elementi, come ad esempio fotoni o elettroni, possono di fatto trovarsi in stati indefiniti di potenzialità. Ma da cosa dipende questa differenza tra il mondo macroscopico e il mondo microscopico?
Inanzitutto ogni particella nel mondo subatomico, finchè non interagisce con l’ambiente circostante, si trova in uno stato di sovraposizione di tutte le possibili varianti, possiamo dire che un elettrone “è sia li che qui contemporaneamente”, “si comporta sia come un onda che come una particella contemporaneamente”.

Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto in passato vi era una certa discordanza nel descrivere la natura degli elementi subatomici, alcuni esperimenti lasciavano intuire che fossero delle entità corpuscolari dotate di massa e “momento” altri invece lasciavano intuire che fossero onde, in realtà come poi fù dimostrato da vari esperimenti con “le doppie fenditure”, ogni elemento subatomico, indipendentemente che siano elettroni, fotoni o altri elementi, si comportano sia come onde che come particelle corpuscolari.
L’esperimento delle doppie fenditure in sostanza consisteva nel far passare dei singoli fotoni da uno schermo avente 2 fessure verticali, se i fotoni sono entità corpuscolari possono passare da una delle 2 fenditure colpendo un punto preciso sul pannello posto sul retro, molti fotoni creeranno una figura coincidente con le 2 fenditure come se fossero tanti proiettili, mentre se sono onde, passano da entrambi contemporaneamente creando una sorta di figura di interferenza, ebbene un singolo fotone verrà rilevato sul pannello posto sul retro come un punto distinto, fin qui possiamo affermare che il fotone si sia comportato come un’entita corpuscolare, ripetendo lo stesso procedimento con 1000 fotoni possiamo vedere una distribuzione casuale, ma si può già notare che i fotoni possono colpire parti dello schermo inaccessibili per elementi corpuscolari e dopo 10000 fotoni, ecco che sullo schermo sul retro già ritroviamo una classica figura di interferenza dove bande più chiare, si alternano a bande più scure, con aree maggiormente colpite alternate ad aree meno colpite, esattamente come se ogni singolo fotone, abbia passato contemporanamente entrambi le fenditure creando interferenza con se stesso.

Facendo lo stesso esperimento con gli elettroni, si ha lo stesso identico risultato, ma la cosa più sorprendente è che il risultato varia a seconda se si decide di rilevare dove passa il singolo elettrone prima che colpisca il pannello posto sul retro.
Se emettendo un debole fascio di luce in grado di rilevare da quale fenditura passano i singoli elettroni, magicamente non si crea più una figura di interferenza come nel caso precedentemente descritto, ma si comporteranno in tutto e per tutto come entità corpuscolari, anche decidendo di rilevare un elettrone ben dopo che è già passato come un onda contemporaneamente da entrambi le fenditure, non creerà una figura di interferenza, comportandosi dunque come un entità corpuscolare, per spiegare come ciò sia possibile, dobbiamo ammettere che non ha molto senso affermare che “l’elettrone è già passato da entrambi le fenditure” in quanto per affermare che qualcosa si sia veramente verificato, dev’essere misurato o perlomeno il nostro elettrone deve interagire con qualcosa, fino ad allora resta di fatto in uno stato indefinito di potenzialità.
Tutto questo potrà sembrare paradossale, se non ammettendo che per descrivere un elettrone, un fotone o qualsiasi altra entità facente parte del mondo subatomico, si deve considerare sia la propria natura ondulatoria che corpuscolare, insomma un dualismo, prendendo  in considerazione solo l’aspetto puramente ondulatorio o corpuscolare, non si riesce a spiegare lo stravagante comportamento di qualsiasi elemento quantistico indipendentemente che sia un fotone, un elettrone, un protone o un neutrone.
In sostanza ogni entità facente parte del mondo subatomico, finchè non interagisce con l’ambiente circostante, ad esempio con l’apparato di rilevamento, si trova in uno stato indefinito di potenialità, in uno stato di sovrapposizione di tutte le possibilità, la funzione d’onda, ossia lo stato di sovvraposizione, “collassa” presentando una delle possibili varianti non appena l’elemento si trova ad interagire con l’ambiente circostante, ad esempio con un’osservatore o con l’apparato di misurazione.
Solo quando un elemento comincia a interagire con l’ambiente circostante assume una posizione ed uno stato definito.
Un’altro strano comportamento della fisica quantistica, sta nel principio di “non località” chiamato anche entanglement quantistico, ad esempio dividendo un fotone in due entità distinte, oppure facendo interagire 2 fotoni, è come se i 2 fotoni restassero connessi istantaneamente e indipendentemente dalla distanza che li separa, agendo su uno dei 2 fotoni, ad esempio deviando la traiettoria, istantaneamente l’effetto di ripercuote nella stessa identica misura anche sull’altro fotone senza che vi sia una reale comunicazione con i 2 elementi, è come se i 2 fotni fossero in realtà una stessa particella che si trova contemporaneamente in 2 luoghi diversi, ebbene è proprio attraverso questo processo che gli elementi quantistici possono interagine con l’ambiente circostante dando alle entità quantistiche una posizione ed uno stato definito, questo principio viene definito “decoerenza quantistica” per qui il comportamento coerente della sovrapposizione, viene a mancare quando la sovrapposizione lascia spazio ad uno stato classico e definito degli elementi subatonici.
Ogni particella è dotata di uno “spin”, per dare un idea del concetto possiamo affermare che ogni particella se vista come entità corpuscolare, può ruotare su se stessa in senso orario o antiorario, assemblando la sovvraposizione di stati e l’entanglement quantistico, possiamo affermare che 2 elettroni derivanti dalla fissione di un elettrone oppure che hanno interagito e sono entanglement, hanno entrambi uno “spin” indefinito, in pratica girano su se stessi sia in senso orario che antiorario contemporaneamente, quando un osservatore decide di rilevare lo “spin” di uno dei 2 fotoni, istantaneamente la sovvraposizione di stati collassa per entrambi gli elettroni sapendo che se uno gira in un determinato senso, l’altro girerà per forza nel senso opposto, con questo principio, in presenza di un grande insieme di elettroni che interagiscono maggiormente tra loro, si ha un decadimento più rapido della sovrapposizione di stati dei singoli elettroni, in pratica assumono un identità e una posizione più determinata, in tempi più brevi.

Ora è lecito chiedersi: perchè nel mondo macroscopico non si può osservare una sovrapposizione di stati? In pratica perchè non possiamo osservare un gatto vivo e morto contemporaneamente? Esiste una sorta di confine che divide il mondo macroscopico in qui viviamo e quello del mondo subatomico e se esistesse, dove si trova questo confine?

Come stato dimostrato da recenti esperimenti, in realtà non esiste un reale confine tra il mondo macroscopico e quello microscopico, in linea di principio gli stessi concetti quantistici che prevalgono nel mondo subatomico, valgono anche per gli oggetti macroscopici composti da un grande numero di atomi, come ad esempio un corpo umano, dunque la differenza non sta tanto nella dimensione in sè di un corpo, ma da quanto questo sia isolato dall’ambiente circostante, l’unica differenza tra un elemento miscroscopico e uno macroscopico, sta nel fatto che un corpo di grandi dimensioni interagisce molto più facilmente con l’ambiente che lo circonda rispetto a quanto può fare un elemento microscopico, questo spiega perchè nel mondo subatomico la sovraposizione di stati si conservi molto più a lungo rispetto al mondo macroscopico, ma in linea di principio, sia la sovraposizione di stati che l’entanglement, possono valere anche per i corpi macroscopici.
Se un elettrone può mantenere la sua sovraposizione di stati abbastanza a lungo da essere facilmente osservata con degli esperimenti, per un gatto, che essendo un corpo di grandi dimensioni e interagisce molto più facilmente con l’ambiente circostante, la sovrapposizione decade molto più rapidamente, in un lasso di tempo molto piccolo, troppo piccolo per essere osservato, per vedere una sovrapposizione del gatto vivo e morto contemporaneamente, avremmo bisogno di una risoluzione spaziale di 1×10(-26) metri, inaccessibile con qualsiasi mezzo a disposizione e decadrebbe in una frazione di tempo estremanente piccola 1×10(-12) secondi.
In sostanza se nella nostra vita quotidiana di tutti i giorni, noi percepiamo l’ambiente che ci circonda come qualcosa di certo, assoluto e ben definito, i concetti della meccanica quantistica, oggi ampiamente dimostrati da svariati esperimenti fisici, ci hanno invece insegnato che la realtà non è esattamente come la interpretiamo noi e la materia di qui siamo composti anche noi, come tutto l’ambiente che ci circonda, sia molto più relativa di come la percepiamo noi, appare oramai chiaro che siamo ben lontani dall’aver appreso tutti i concetti nel campo della meccanica quantistica e forse non abbiamo ancora appreso bene neppure il reale concetto di realtà fisica.

Flavio Scolari