31 Agosto 2015 2:15
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La meccanica quantistica descrive un altro mondo, il mondo delle cose piccolissime. Per esempio dei fotoni o degli elettroni.
Queste onde/particelle manifestano delle proprie peculiari proprieta', abbastanza facilmente misurabili.
Fin qui niente di particolarmente strano.
La cosa si fa interessante se si cominciano ad esaminare coppie di onde/particelle, diciamo cosi' allacciate fra loro per via del fatto che una certa proprieta' dell'una e' per esempio l'opposto della proprieta' dell'altra.
Mettiamo che solo questo si sappia.
Ora un tizio stravagante prende una delle due particelle/onde cosi' allacciate dalla tal proprieta' e se la porta su Plutone.
A noi che cominciamo a diventar curiosi ci salta in mente di osservare la proprieta' della particella rimasta qui sulla Terra.
Misuriamo ed otteniamo come risultato "SU' ".
Interpellato via radio, dopo parecchio tempo, il tipo stravagante da Plutone ci fa sapere che la sua particella manifesta proprieta' "GIU' ". Com'era da aspettarsi per via dell'allacciamento quanto-meccanico.
La faccenda intrigante e' che se avessimo misurato "GIU' ", il tizio su Plutone avrebbe osservato la proprieta' "SU' " della sua particella.
Insomma e' un po' come se da qui sulla Terra si riesca a modificare istantaneamente lo stato di un quid su Plutone.
Il presupposto e' che inizialmente le due particelle/onde fossero allacciate dalla proprieta' presa in considerazione. Poi il fatto che una delle due particelle/onde venisse portata su Plutone o su un exopianeta e' irrilevante.
Questa faccenda non piaceva per niente ad Einstein, che la battezzo' irriverentemente, con una certa ironia: "spooky action at a distance".
Spooky o no, questa strana manifestazione quantomeccanica venne prima dimostrata in modo logico/teorico da Bell. In seguito confermata da qualche esperimento di cosiddetto teletrasporto.
Che e' un modo di dire inappropriato, perche' si teletrasporta uno stato, una proprieta' di una particella/onda non la particella/onda in se'. Anzi a dirla tutta la compagna "allacciata" della particella/onda deve venir trasportata convenzionalmente prima la' dove si vuole effettuare il cosiddetto teletrasporto.
Percio' la "spooky action at a distance" e' istantanea (quindi piu' veloce delle velocita' della luce) per modo di dire. Il trasporto vero e proprio (a velocita' finita) e' avvenuto prima. E' solo la manifestazoone della proprieta' che appare trasmettersi istantaneamente.
Quindi si tratta di un'azione a distanza per modo di dire.
Comunque piuttosto sorprendente lo stesso.
Dimostrazioni sperimentali di simil teletrasporto sono state effettuate nel corso di questi ultimi anni da vari laboratori su distanze macroscopiche piuttosto ragguardevoli (se ci si mette nei panni di un elettrone, abituato a gironzolare nei dintorni del suo atomo).
Ora arriva dall'Olanda la comunicazione scientifica che sono riusciti ad osservare questa cosiddetta azione a distanza quanto-meccanica con un esperimento "circolare": due particelle allacciate vengono separate, una sta QUI, l'altra vien portata LI'. Quelli che stan LI' prendono due altre particelle allacciate: una la mandan QUI e l'altra l'allacciano con quella del primo paio allacciato che gia' sta LI'.
Descrizione un po' arzigogolata per dire che cosi' facendo chiudono il cerchio della trasmissione d'informazione per entanglement (allacciamento) quantomeccanico. D'accordo trasmissione istantanea. Che e' gia' mica male come cosa.
Eppero' il trasporto preventivo dell'altra particella "allacciata" e' stato effettuato a velocita' finita prima.
Uhm, mi sto incartando e non sono sicuro d'aver spiegato bene le cose, gia' complicatine di loro.
La notizia sul nuovo esperimento che dimostra l'entanglement quantistico in modo circolare (loop) si trova qui, con tutti i dettagli:
http://www.nature.com/news/quantum-spookiness-passes-toughest-test-yet-1.18255
L'articolo scientifico degli sperimentatori, e' scaricabile da arxiv, qui:
http://arxiv.org/pdf/1508.05949v1.pdf
Caro Albert, mettiti il cuore in pace.
So ist es!
-- NB --
In italiano vengono usati sia il termine inglese entanglement, sia, piu' raramente in verita', il termine italiano allacciamento.
"Spooky action at a distance" potrebbe venir tradotto con azione magica a distanza. Una specie di abracadabra, va'.
Dipendesse da me chiamerei sta cosa "spooky property at a distance" onde evitare di nominare il termine azione che non c'entra un gran che.
Mi spiego in altro modo: mio nonno aveva due sedie, una rossa ed una verde. Prima di morire ne spedisce una impacchettata da mio cugino che sta in Australia. L'altra, sempre impacchettata, rimane a casa del nonno. Morto il nonno, aprono il testamento che menziona le due sedie. Che bello, eredito una sedia. Chissa' che colore sara' quella del cugino australiano? Facile a sapersi senza andare in Australia: spacchetto la mia sedia, toh e' verde! Immantinente so' che la sedia del cugino australiano e' rossa. Anche se lui ancora non lo sa, non avendola spacchettata. Ecco teletrasportata l'informazione sulla sedia del cugino. La sedia pero' l'ha trasportata la posta, non proprio immantinente, tempo fa'.
Ho la sensazione che l'entanglement sia più complesso di come lo racconti ed esso è irrimediabilmente in contrasto con le teorie einsteniane. Se non ricordo male, esso fu proprio postulato da Einstein per dimostrare che la meccanica quantistica era insensata. Si trattava di una dimostrazione per assurdo, nella quale le proprietà quantistiche portavano a concludere che il cambio di spin in una particella portava istantaneamente a cambiare lo spin della particella associata, indipendentemente dalla distanza. Poichè ciò voleva dire trasportare informazione a velocità infinita, evidentemente la meccanica quantistica era errata. Questa era la dimostrazione di Alberto.
E qui si arriva al dunque: l'entanglement quantistico è attualmente inspiegato, esso cozza con qualsiasi buon senso fisico, in particolare con l'idea diffusa, da Newton in poi, che qualsiasi azione a distanza implicasse un qualche mezzo per trasportare tale azione. Per la luce si è visto che ciò che viaggia sono i fotoni, per la gravità da tempo si postula un fantomatico gravitone. Ma cosa trasporta l'informazione di entanglement?
La mia banale sensazione è che i concetti di spazio e tempo come elementi fondativi della fisica siano inadeguati a descrivere il mondo. Del resto l'assurdo di una relatività ristretta che pretende che spazio e tempo siano variabili, mentre la velocità della luce sia fissa, fa venire molti dubbi fondativi. Se la velocità è la derivata dello spazio rispetto al tempo, come fa ad essere costante? Forse bisogna partire da fondamenti diversi. Guarda caso, la formulazione più compatta della relatività, E=mc2, non fa riferimento né allo spazio, né al tempo.
OK, ho capito l'esempio; ma se dipingo di rosso la sedia che ho spacchettato, trovo improbabile che quella in Australia diventi verde.
Però chi lo può dire?
Dovrei sperimentarlo...
Zeppelin hai ragione, infatti la sedia non e' quantistica. A dire il vero non sarebbe permesso dipingere la sedia ma solo osservarla. Se putacaso la osservi rossa (non l'hai dipinta tu, neh) quella in Australia giocoforza sarebbe verde. Nel mondo delle sedie e dei nonni quantistici.
Comunque il fatto non e' che la sedia in Australia cambi colore.
Torniamo all'esempio piu' reale, che lo spin della particella allacciata ma distante cambi. Non cambia affatto poiche' non e' stato misurato prima. E se qualcuno lo misura prima, allora e' lo spin della particella rimasta qui che e' determinato.
Truman, mi sforzo di dire in modo semplice cose complesse, per dare un po' l'idea. Tutta la meccanica quantistica e' in realta' un gran busillis interpretativo.
Non per niente ci sono letteralmente decine di interpretazioni possibili. Fatto e' che funziona come metodologia di calcolo. Non e' detto che chi la usi ne capisca veramente i fondamenti. Feynmann lo ammetteva tranquillamente.
Il punto che tu sollevi sulla velocita' di propagazione dell'informazione lo vedo in altro modo: l'informazione e' gia' stata trasmessa prima, preparando le due particelle in modo allacciato. Una viene allontanata ed e' questa velocita' di allontanamento che considererei come velocita' di trasmissione dell'informazione.
L'entanglement e' comunque molto interessante se sono coinvolte una quantita' enorme di particelle. Ad esempio un condensato di Bose-Einstein puo' essere costituito da un numero enorme di particelle che si comportano come se fosse una sola. Se tu allacci questo condensato con qualcosa esterno, ecco che per modo di dire controlli il mare di particelle del condensato.
Non e' mai stata data una spiegazione razionale al fenomeno della telepatia.
Chi lo sa'. Potrebbe essere una manifestazione dell'entanglement, magari neanche quantomeccanico ma di altro tipo.
In buona sostanza il fenomeno dell'entanglement quantistico dice una cosa:
se un sistema e' di fatto composto da due particelle allacciate da una proprieta', il sistema resta tale, non puo' venire concettualmente scisso, indipendentemente dalla distanza a cui si trovano le particelle. Insomma non e' mai possibile in situazione di entanglement parlare di una sola particella ma vanno sempre considerate entrambe.
In gergo quantomeccanico la funzione d'onda deve sempre comprendere le funzioni di entrambe le particelle. Nel caso di allacciamento via spin e' la funzione di spin che deve comprendere sempre entrambe le particelle.
Se misuro un valore di spin per una, e' la funzione d'onda del sistema delle due particelle che impone il valore di spin dell'altra.
Non c'e' in ballo nessuna velocita' di trasmissione.
Pero' mai dire mai...
Per chi fosse interessato ad un'interpretazione (una delle tante) di minoranza della meccanica quantistica, quella di David Bohm, che aveva introdotto la nozione di informazione esplicita ed informazione implicita, il suo ex allievo, ora prof. presumo in pensione, Basil Hiley ha pubblicato parecchio sul tema.
Bohm aveva introdotto anche la nozione di potenziale pilota per aggirare l'ostacolo delle cosiddette variabili nascoste. Ma il suo esempio si limitava a descrivere una particella in movimento. Non descrisse l'atomo di idrogeno, per dire.
Sulla relativita' generale, particolarmente sul formalismo retrostante e' molto interessante seguire quel che succede nel campo della geometria non commutativa. In pratica salta fuori che le equazioni di Maxwell e quella di Einstein possono venir descritte allo stesso modo da questo formalismo.
Le equazioni di Maxwell diventano una sola.
Riformulare tutta la fisica su questo formalismo varrebbe forse la pena.
Ma sarebbero da riscrivere un mucchio di manuali e da resettare un mucchio di cervelli. Si fa prima ad aspettare il cambio di generazione.
La faccenda della velocita' della luce e' certo intrigante in se'.
Ma oggi come oggi sarebbe da chiedersi cos'e' la velocita'.
Ci raccontano: la massa delle particelle e' dovuta al fatto che si muovono dentro il campo di Higgs che tutto permea.
Cavolo, se 'sto campo tutto permea allora di fatto e' lui lo spazio.
Che fa il campo di Higgs? Si muove? Gira? Sta fermo? Rispetto a che?
Se fermo la particella rispetto all'Higgs allora zump, svanisce la sua massa?
Francamente l'Higgs sembra solo un espediente matematico per tenere in piedi il modello standard. Quelli del CERN giurano che sia una cosa reale.
Allora dovrebbero pure spiegarmi perche' 'sta cosa che tutto permea, che sta li' da sempre non sono mai riusciti a vederla prima. Sta pure nel mio naso questo campo di Higgs. Se muovo il naso acquista massa? O si tira dietro l'Higgs?
Tutto puzza lontanamente da etere ottocentesco in forma moderna.
Poi uno puo' pure dirsi, chissefrega della velocita' della luce, a me interessa la velocita' della gravita', oppure dei neutrini.
Non esiste nessun esperimento stile Moreley che dimostri la velocita' costante della gravita'. Anzi a dirla tutta nel modello standard la gravita' fa da astante silente. Al CERN mai hanno rilevato manco l'ombra del supposto gravitone.
Orazio, sono piu' le cose che stanno sotto il cielo di quanto possa immaginare la tua filosofia!
...l'informazione e' gia' stata trasmessa prima, preparando le due particelle in modo allacciato....
Non è esattamente così: per via dell'entanglement modificando lo stato di una metà della coppia quantistica anche l'altra metà cambia stato. Pare non proprio istantaneamente ma quasi, qui ad esempio la descrizione di un esperimento (non proprio del tutto riuscito) di misurare con che velocità si trasmetta il cambio di stato: http://www.fromquarkstoquasars.com/chinese-physicists-measure-speed-of-quantum-entanglement/
...l'informazione e' gia' stata trasmessa prima, preparando le due particelle in modo allacciato....
Non è esattamente così: per via dell'entanglement modificando lo stato di una metà della coppia quantistica anche l'altra metà cambia stato. Pare non proprio istantaneamente ma quasi, qui ad esempio la descrizione di un esperimento (non proprio del tutto riuscito) di misurare con che velocità si trasmetta il cambio di stato: http://www.fromquarkstoquasars.com/chinese-physicists-measure-speed-of-quantum-entanglement/
Anche a me risulta così, mentre vic gioca sul concetto di "interpretazioni della meccanica quantistica". Credo che vic sbagli, però allo stesso tempo ho il sospetto che nessuno in realtà abbia realmente capito cosa sia l'entanglement quantistico.
Una nota per vic:
Sulla relativita' generale, particolarmente sul formalismo retrostante e' molto interessante seguire quel che succede nel campo della geometria non commutativa. In pratica salta fuori che le equazioni di Maxwell e quella di Einstein possono venir descritte allo stesso modo da questo formalismo.
-ho il sospetto che qui si dovrebbe considerare la relatività ristretta, non quella generale. Le equazioni di Maxwell incorporano la relatività ristretta, cioè la velocità della luce come velocità limite.
Sul legame tra massa inerziale e massa gravitazionale (tema tipico della relatività generale) dubito Maxwell possa dire qualcosa con le sue equazioni.
Incidentalmente, Robert laughlin (Nobel per la fisica) diceva che la relatività ristretta uccideva l'etere, mentre la relatività generale in qualche modo lo resuscitava.
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