Paradossi

I fenomeni quantistici sfidano la nostra primitiva concezione della realtà.

I principi di sovrapposizione e di indeterminazione, fondamenti della Meccanica Quantistica, mostrano il ruolo strutturale, ineluttabile, che la probabilità assume nella nuova teoria. Tanto difficile da accettare anche per i suoi stessi pionieri, la Meccanica Quantistica smuove una domanda profonda: che cos’è la realtà? Intorno a questa domanda si sviluppa uno dei dibattiti culturali più importanti del Novecento, quello tra i grandi fisici di allora, come Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg, ma soprattutto Albert Einstein e Niels Bohr. I principi della Meccanica Quantistica sembrano infatti avere conseguenze paradossali, non solo per noi oggi, ma per gli stessi ideatori della teoria.

L’apice di questo dibattito lo si raggiunse nel 1935, quando, insieme ai suoi collaboratori Boris Podolsky e Nathan Rosen, Einstein elaborò la sua critica più efficace alla meccanica quantistica di Bohr. I tre autori dell’articolo EPR, dalle loro iniziali, ritenevano che la meccanica quantistica non fosse una teoria completa perché escludeva la possibilità di descrivere tutta la realtà fisica. L’argomentazione era molto complessa e si basava su quel fenomeno che fu il motore di ricerche scientifiche e tecnologiche che dalla fine del ‘900 a oggi hanno rivoluzionato e stanno rivoluzionando il nostro modo di comprendere l’universo e la nostra società: l’entanglement.

Sono particelle entangled due particelle nate da un unico processo fisico e fortemente correlate: le proprietà dell’una dipendono istantaneamente da quelle dell’altra, indipendentemente da quanto siano lontane. Per la loro natura quantistica, prima di essere misurate, le proprietà delle due particelle si trovano in una sovrapposizione di stati possibili. Ma se le due particelle sono entangled, misurare una certa proprietà della prima significa sapere istantaneamente il valore che assumerà la stessa proprietà dell’altra quando sarà a sua volta misurata, anche se si trovassero una sulla Terra e l’altra sulla Luna.

Per Einstein la cosa era inaccettabile: non era concepibile che un oggetto fosse capace di influenzarne istantaneamente un altro lontanissimo nello spazio. Credeva che questa spettrale azione a distanza fosse la prova che la meccanica quantistica non potesse rendere conto di tutta la realtà fisica e fosse pertanto una teoria incompleta.

Oggi sappiamo che l’entanglement, il groviglio immaginato da Einstein come il punto debole della Teoria, è un fenomeno reale e, nonostante sia ancora difficile da accettare, la sua verifica sperimentale rappresenta un cambio di prospettiva epocale, che ci ha permesso di realizzare tecnologie futuristiche e di guardare con occhi nuovi la realtà, fino ai primi istanti di vita del nostro universo.

Approfondimenti

• Quanto ne sai? Paola Verrucchi racconta la meccanica quantistica – video
• Un secolo di meccanica quantistica – saggio di Vincenzo Barone, ricercatore INFN e professore all’Università degli Studi del Piemonte Orientale