domenica, 16 Maggio 2021

Il paradosso del gatto di Schrödinger facile facile

Il paradosso del gatto di Schrödinger, che descrive l'equazione alla base della fisica quantistica, non è così difficile da capire. Eccolo spiegato facile.

Cecilia Capanna
Cecilia Capanna
Appassionata di temi globali, di ambiente e di diritti umani, madre di tre figli del cui futuro sente un grande senso di responsabilità

Il famoso paradosso del gatto di Schrödinger, detta facile facile, parla di un gatto chiuso in una scatola, potenzialmente vivo e allo stesso tempo morto avvelenato da un gas.

L’utilizzo di questo paradosso da parte dello scienziato tedesco Erwin Shrödinger serviva a spiegare uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica attraverso l’esempio per cui, essendo impossibile vedere l’animale dall’esterno della scatola chiusa e anche impossibile sapere se il meccanismo per infondere il gas velenoso al suo interno sia stato attivato o meno, potenzialmente il gatto è sia vivo che morto nello stesso istante in una “sovrapposizione di stati”.

Solo l’azione di aprire il coperchio potrà determinare una delle due condizioni. 

Come nasce il gatto di Schrödinger

gatto di Schrödinger

Per spiegare concetti filosofici e fenomeni della fisica molto complicati senza usare formule e numeri, i filosofi, gli scienziati e i matematici lungo l’arco della storia hanno spesso fatto ricorso ad esempi riscontrabili nella quotidianità che potessero aiutare a visualizzare sotto forma di fatti reali quel che concreto e reale è, di fatto, ma che non si vede, si può solo immaginare. 

Un celeberrimo esempio di queste “parabole” è proprio il paradosso del gatto di Shrödinger, che lo scienziato utilizzò nel 1935 per spiegare il principio di incertezza della meccanica quantistica.

In realtà Shrödinger con il suo esempio teorico, nato dopo una lunga corrispondenza con Albert Einstein, voleva confutare un’altra teoria, formulata dal fisico danese Niels Bohr: la cosiddetta interpretazione di Copenhagen della teoria quantistica.

Senza volerlo però ha coniato il più celebre simbolo della nuova scienza, che ne spiega perfettamente tutti gli aspetti più difficili da intuire.

Cosa è la meccanica quantistica

Shrödinger deve la sua fama a livello di scienza popolare al suo paradosso del gatto ma ad alti livelli, quelli degli accademici e degli scienziati, ciò per cui è tenuto in grande considerazione è la sua “Equazione” per cui è ritenuto il padre della meccanica quantistica insieme ad altri scienziati, tra cui Albert Einstein.

La meccanica quantistica è la nuova scienza, la nuova fisica, l’unica che è riuscita a spiegare il comportamento della materia nel mondo microscopico. Gli stessi scienziati faticano a capirne esattamente tutti gli aspetti a livello intuitivo ma le formule matematiche parlano chiaro e questa scienza descrive perfettamente come si muovono e interagiscono tra loro le particelle nell’infinitamente piccolo.

Grazie alle scoperte fatte in questo campo, anche da parte di Schrödinger, oggi abbiamo il laser, la risonanza magnetica, i pannelli fotovoltaici ecc. Si è anche scoperto che la meccanica quantistica è alla base della fotosintesi clorofilliana.

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L’equazione di Shrödinger

gatto di schrodinger

L’aspetto particolare della meccanica quantistica che questo geniale scienziato intendeva spiegare era il principio di incertezza enucleato nella famosa Equazione di Schrödinger:

{\displaystyle i\hbar {\frac {\partial \Psi }{\partial t}}(\mathbf {r} ,t)={\hat {H}}\Psi (\mathbf {r} ,t)}

Si tratta di una formula fondamentale che descrive come lo stato di un sistema -un atomo, una particella, una molecola- cambi nel tempo.

L’idea di voler determinare l’evoluzione temporale dei sistemi era venuta a Schöedinger studiando l’onda magnetica ipotizzata da de Broglie.  

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Cosa è il principio di incertezza o indeterminazione

Una delle caratteristiche “magiche” della meccanica quantistica è che è imprevedibile, al contrario della fisica classica che è prevedibile. E proprio a questa caratteristica si riferisce il principio di incertezza (o indeterminazione) che Schrödinger ha voluto spiegare con il paradosso del gatto vivo e morto allo stesso tempo, un gatto che si trova contemporaneamente in diversi stati sovrapposti come vi si trovano gli elettroni che girano intorno al nucleo di un atomo: di fatto sono potenzialmente in qualsiasi punto delle loro orbite per cui si ha la sovrapposizione dei loro stati quantistci.

In sostanza, è l’osservatore della particella a determinarne le caratteristiche (carica, spin, posizione), che esistono tutte contemporaneamente “in nuce” o “in potenza”.

Solo la misurazione da parte dell’osservatore le determina, proprio come l’azione di aprire il coperchio della scatola determina se il gatto di Schrödinger sia vivo o morto. Prima di quel momento nulla è determinato, tutto è incerto, tutto è possibile.

Il gatto di Schrödinger alla base di discipline spirituali

Shrödinger nel suo percorso di studi, guidato anche dalla sua grande passione per la filosofia, quella di Shopenhauer in particolare, ha trovato molte similitudini tra le sue teorie quantistiche e alcuni concetti di religioni orientali come l’induismo.

Nel suo libro “Cosa è la vita?“, per esempio, il fisico ha affrontato problemi della genetica guardando al fenomeno della vita dal punto di vista della fisica con grande attenzione agli aspetti filosofici della scienza. 

Di fatto, le teorie che soggiacciono ad alcune discipline e a pratiche spirituali antiche e soprattutto nuove, dallo Yoga al Theta Healing, hanno diversi punti di contatto con la meccanica quantistica.

È il caso, per esempio, della Teoria del campo unificato o proprio del principio di incertezza per cui l’essere umano, in ultima analisi, ha potere creativo sulla materia, quindi sulla realtà, proprio come l’osservatore lo ha sulle particelle, lo stesso osservatore che è di fronte alla scatola chiusa nel paradosso del gatto di Schrödinger e determina se l’animale sia vivo o morto aprendo il coperchio dell scatola.  

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Cecilia Capanna
Cecilia Capanna
Appassionata di temi globali, di ambiente e di diritti umani, madre di tre figli del cui futuro sente un grande senso di responsabilità

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