Newsgroup: it.scienza.astronomia
Titolo: Fisica quantistica: domanda.

Perchè, secondo la fisica quantistica, eventi come il decadimento di
un atomo diventano reali solo se vengono osservati? Non riesco a
capirlo! Me lo sapete spiegare, per favore? 
Rosario
-- Questo gruppo e' robomoderato - i messaggi sono processati automaticamente

 
Ciao Rosario. Sto studiando fisica teorica e, conseguentemente, mi sto
scontrando contro lo stesso muro.
Anche per capire se ho capito, cercherr di spiegarti come vede
(brevemente) il mondo la meccanica quantistica.
Per la meccanica quantistica ogni particella h in realta' un'onda,
cioe' una funzione oscillante del tempo e dello spazio, o per meglio
dire un pacchetto d'onde, che altro non h che una sovrapposizione di
onde singole con frequenze distribuite attorno ad una frequenza media
v0 (leggi=ni zero).
La MQ non specifica se quest'onda sia un campo che si propaga come un
campo elettromagnetico (o un campo gravitazionale, per esempio), e
questo, a mio avviso, e' una carenza concettuale della MQ. MA questo
e' un'altro problema.
Comunque, l'interpretazione classica di questa funzione d'onda
(funzione, ripeto, del tempo e dello spazio) h che il suo modulo al
quadrato rappresenti la probabilita' di "trovare" (o meglio di
"osservare") la particella in un determinato istante e in un
determinato punto dello spazio. Se conosci qualcosina di analisi posso
dirti che per questo motivo la funzione d'onda viene "normalizzata",
cioe' gli viene appioppato davanti un termine costante facendo in modo
che l'integrale della funzione d'onda su tutto lo spazio sia pari a 1,
cioe' si abbia la certezza (probabilita' 1, o 100%) di trovare la
particella da qualche parte nello spazio.
Ora considera l'esperienza di Young... quella dell'interferenza fra
due fenditure. Come saprai se facciamo passare due onde luminose
attraverso due fenditure, su uno schermo posto oltre le fenditure si
formano delle strisce chiare e scure in successione: la cosiddetta
figura d'interferenza. Questo fenomeno non e' ristretto alle onde
elettromagnetiche, ma a qualunque altra onda. Quindi, se e' vero che
le particelle sono "onde", cioe' sono oscillazioni di un campo di
qualche tipo, anche le particelle devono mostrare una figura di
interferenza, se fatte passare attraverso una coppia di fenditure. In
realta' il fascio di particelle non viene fatto passare fra due
fenditure ma attraverso un cristallo, questo perche' servirebbero
fenditure o reticoli troppo stretti per essere costruiti con sistemi
macroscopici. Si usano cosi' i reticoli naturali dati dalla struttura
ordinata cristallina di alcuni minerali (quarzo, ad es.).
Effettivamente si osservano le figure di interferenza aspettate, segno
di una certa esattezza concettuale della visione ondulatoria delle
particelle della meccanica quantistica. In altre parole sembrerebbe
davvero che le particelle siano onde.
Tuttavia tutto questo si scontra con la visione corpuscolare che noi
abbiamo delle particelle. Gli elettroni ad esempio possono essere
detectati con dei rivelatori CCD o altri simili, e quando noi sentiamo
il tic del rilevamento dell'elettrone diciamo che abbiamo rilevato il
singolo elettrone che si e' scontrato con il rivelatore. In realta'
noi non abbiamo rilevato l'onda associata all'elettrone ma solo
l'elettrone in se', in quanto l'onda, come spiegato sopra, non viene
vista come "la particella" ma come "probabilita' di trovare una
particella in quel punto e in quell'istante". Quindi l'avere l'onda,
diciamo, "rappresentativa" della particella non significa
necessariamente avere la particella dove ce l'aspetteremmo ma solo
probabilita' di trovarla. Quindi la realta' di un fenomeno e'
puramente statistica, e diventa reale solo se viene effettivamente
rilevato con degli strumenti di misura. In questo senso penso che la
tua domanda trovi una risposta in quanto detto sopra. 
Tuttavia quanto ho cercato di spiegare fa sorgere un sacco di altre
perplessita' e domande. In primo luogo e' difficile accettare il
famoso dualismo onda-corpuscolo delle particelle, senza contare il
fatto che molto spesso non sembra che l'onda associata alla particella
rappresenti proprio la particella, mentre la MQ postula proprio
questo. Voglio dire che a volte l'onda associata ha un'estensione
nello spazio molto maggiore di quanto uno si aspetterebbe. Avete mai
visto i disegnini degli orbitali atomici sui libri di chimica? Ecco
quei disegni rapprentano schematicamente il modulo quadro della
funzione d'onda associata ad un elettrone orbitante attrorno al nucleo
dell'atomo. Allora ci si pone davanti ad un bivio:
1)o l'onda associata all'elettrone orbitante E' l'elettrone orbitante.
2)oppure l'onda DEVE essere vista UNICAMENTE come probabilita' di
trovare l'elettrone, diciamo newtonianamente, puntiforme in un
determinato punto attorno al nucleo dell'atomo.
Cioe': "L'ELETTRONE NON E' DA NESSUNA PARTE O NON E' DATO DI SAPERE
DOVE SI TROVA?"
In altre parole l'elettrone e' esteso dovunque esista (diversa da
zero) la funzione d'onda oppure l'elettrone (molto piccolo) e' da
qualche parte dove esiste la funzione d'onda. Io propendo piu' per la
seconda ipotesi. I fisici (quelli veri...non gli studentelli come me)
per la prima.
Voi potete pensarla come volete.
Ciao e scusate se ho scritto troppo.
Marco
 
--------------------------------------------------------------
Marco Beretta
Gruppo Amici del Cielo
c/o Biblioteca Comunale di Barzago
23890 BARZAGO (LC)
e-mail 
NOSPAM.fab...@iol.it
Denunciare il reddito, io? Ma perchh... con il bene che mi fa
*************** TOGLIERE NOSPAM. DALL'E-MAIL  ****************
--------------------------------------------------------------


per la prima.
Anch'io propendo per la seconda ipotesi...
Ti ringrazio per l'esauriente risposta, ma hai interpretato male la
mia domanda (o forse sono stato io a non capire bene la tua risposta).
Ti faccio un'esempio (il famoso esperimento del gatto di Schrodinger)
per farti capire meglio quello che volevo chiederti.
Come ben sai, il decadimento di un atomo radioattivo e' interamente
governato dalla probabilità. Dopo un certo periodo di tempo esiste una
probabilità pari al 50 per cento che l'atomo decada. 
Schrodinger ha immaginato un gatto chiuso in una scatola insieme ad
una bottiglia di veleno, ad un materiale radioattivo e ad un contatore
geiger. Nel caso l'atomo decada, il contatore fa partire un meccanisco
che alla fine rovescia il veleno, uccidendo il gatto. Una volta
preparato il tutto, si aspetta fin quando la probabilità che l'atomo
sia decaduto (e che quindi il gatto sia morto) e' del 50 per cento.
A questo punto, prima di aprire la scatola, ci si chiede: qual'e' lo
stato del gatto? Sarebbe logico rispondere: "o e' vivo oppure e'
morto"... Ma secondo la fisica quantistica in questo caso il
decadimento del materiale radiottivo non puo' essere verificato fin
quando qualcuno non apre la scatola. Quindi, fino a quel momento, la
sostanza radiottiva dentro la scatola esiste in una sorta di
"sovrapposizione di stati", una combinazione cioe' delle possibilita'
di decadimento e di non decadimento. E questo riguarda tutto il
contenuto della scatola, quindi anche il gatto, che e' allo stesso
momento vivo e morto. Solo dopo aver guardato nella scatola una delle
due possibilita' diventa reale, mentre l'altra scompare.
Com'e' possibile tutto cio'??? Come puo' essere il gatto sia vivo che
morto??? 
Grazie e scusate la prolissita'....
Rosario


 morto??? 
E' in coma?


 sulla storia del collasso).
Questo e' vero. E' innegabile che la Meccanica Quantistica abbia
spiegato quantitativamente moltissimi fenomeni (dal corpo nero in
poi..), pero' non si puo' nemmeno dire che la sua fondazione sia
proprio il massimo dal punto di vista "conoscitivo".
La "versione" di Heisenberg (matriciale) o quella che io chiamo "a
postulati" dimostra proprio che la Meccanica Quantistica e'
principalmente una teoria matematica, che poi noi si cerca di
affiancare al mondo fisico, trovando che effettivamente funziona.
Quello che credo e' che esista una teoria "a monte" che inglobi la MQ
e la spieghi fisicamente, se questa frase puo' avere un senso. In
sostanza e' l'idea di Einstein (beh si... lui ha preso molto da me
;-)) che con le sue variabili nascoste cercava in qualche modo di
vedere "oltre", piu' in alto rispetto alla MQ.
Chi vivra' vedra'.
