In Giallo Quantico un sospettato non è né innocente né colpevole finché qualcuno non lo guarda per davvero. Sta in mezzo. La fisica ha un nome per questo «stare in mezzo»: sovrapposizione. E ha un nome per il momento in cui lo stare in mezzo finisce: collasso. Resta però un giallo: chi è l'osservatore? Ci vuole un occhio? Occorre uno strumento? O basta il mondo intorno?
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La sovrapposizione, senza formule
Una moneta mentre gira in aria per noi è solo «non ancora caduta». Sappiamo che è già testa o croce: siamo noi a non averlo ancora visto.
Un oggetto quantistico è più strano. Prima della misura non è «una cosa che non abbiamo ancora visto». È una nuvola di possibilità tenute insieme. L'elettrone non è qui o lì: la sua descrizione è un'onda che copre più posti (e più esiti) nello stesso tempo. Quella descrizione si chiama funzione d'onda. Non è una fotografia. È un elenco di «quanto è possibile ciascun esito».
Lo si vede, non si deve credere sulla fiducia. Nell'esperimento della doppia fenditura un elettrone alla volta produce, dopo tanti tiri, frange da onda. Come se ciascun pezzo fosse passato da entrambe le fessure. Questo è il segno della sovrapposizione. Se invece ci mettiamo a rilevare «da quale fessura è passato», le frange spariscono. L'onda delle possibilità non sopravvive a una domanda troppo precisa.
Cosa succede quando «si osserva»
Nella versione più diffusa della fisica dei quanti (la cosiddetta interpretazione di Copenaghen) la misura fa questo: la nuvola collassa su un esito. Testa oppure croce. Qui oppure lì. Vivo oppure morto, se parliamo del gatto di Schrödinger. Non si torna indietro: una nuova misura, subito dopo, dà lo stesso risultato.
Due cose importanti, e tutte e due vere.
Prima: il collasso, in quella lettura, non è scritto nell'equazione che fa evolvere l'onda. L'equazione di Schrödinger descrive la sovrapposizione. Il collasso lo aggiunge la misura. È il punto in cui la fisica mette un agente scelto all'ingresso del commissariato che dice «da qui in poi, una sola legge».
Seconda: «osservatore» non significa «persona che pensa». Questa è la frase che sui social fa più like. E pure più danni. Un rivelatore, uno schermo, un contatore Geiger, anche solo l'aria che “ruba” informazioni su quel che accade, bastano a far sparire le frange. Non serve uno scienziato col camice. Serve un'interazione che registri un esito.
Il mito che gira (e perché è succulento)
Su social i post più visti sulla sovrapposizione dicono, in sintesi: «quando osservi una cosa puoi cambiarla con la mente». Decine di migliaia di visualizzazioni. È una frase da romanzo. Non da fisica di laboratorio.
Da dove nasce l'equivoco? Da due fatti veri, messi insieme male.
Primo: misurare disturba. Per «vedere» un elettrone gli si spara contro almeno un quanto di luce: la misura è un contatto.
Secondo: finché non c'è misura, la teoria non ti dà un numero, ti dà una probabilità. Pascual Jordan lo disse in modo tagliente: le osservazioni non solo disturbano ciò che si misura, in un certo senso lo producono come fatto definito. Ma era una provocazione da fisico, non un permesso di cambiare il mondo col pensiero.
Schrödinger inventò il gatto proprio per ridicolizzare l'idea che questa logica valesse anche per un animale. Il paradosso è una critica alla teoria, non un manuale di magia.
Allora chi fa crollare l'onda?
Non c'è una sola risposta. Esistono varie interpretazioni:
- Copenaghen. La misura (strumento + regola di probabilità) seleziona un esito dell'onda che collassa.
- Decoerenza. L'ambiente «legge» in continuazione il sistema. Le sovrapposizioni visibili si spengono in fretta, senza bisogno di un io pensante. Spiega perché non vedi gatti vivi-e-morti in cucina, ma non perché tu vedi un solo esito e non una molteplicità.
- Molti mondi. L'onda non crolla mai. Si spacca: in un ramo il gatto è vivo, in un altro è morto. Tu sei in uno dei due rami.
- Collasso obiettivo. L'onda cade da sola quando l'oggetto è abbastanza «pesante» o dopo un certo tempo. Nessun osservatore speciale.
Quattro storie. Stessi numeri in laboratorio. Il giallo resta aperto: è il problema della misura. Da un secolo.
Qualche curiosità che (forse) non sai
Non è «non sappiamo ancora». La differenza tra ignoranza e sovrapposizione si vede: solo la seconda fa interferenza. Se fosse solo ignoranza, le due fessure darebbero due macchie e non frange.
L'occhio non è magico. Se metti un rivelatore sulla fessura e poi butti il dato senza leggerlo, le frange spariscono lo stesso. Conta che l'informazione sia diventata disponibile nel mondo, non che tu l'abbia vista su un display.
Wigner e l'amico. Eugene Wigner immaginò un amico chiuso in laboratorio. Per l'amico la misura è già avvenuta. Per Wigner, fuori, l'amico + l'atomo sono ancora un'onda. Chi ha ragione? Un esperimento mentale diventato, a pezzi, anche un test in laboratorio. Il caso non è chiuso.
Il video che ha vinto su YouTube. La doppia fenditura di Veritasium (la versione «originale» con la luce del sole) ha milioni di viste. Il trucco è uno solo: far vedere le frange prima, e la loro cancellazione dopo che qualcuno chiede «da dove è passato?».
Perché sta in Giallo Quantico? Perché Corrado vorrebbe un mondo già deciso, che l'indagine si limita a scoprire. La sovrapposizione gliene dà uno che, in un certo senso, si decide quando lo interroghi. Non è che il poliziotto crea l'assassino con lo sguardo. È che finché non misuri, a verbale ci sono due versioni. Poi ne resta una. Nelle particelle come nelle persone: a volte il mistero non è il colpevole. È il momento in cui smette di essere due.
Per approfondire
- Onda o particella? La doppia fenditura — già sul sito.
- Il gatto di Schrödinger — la trappola di Erwin.
- Problema della misura — Wikipedia.
- Collasso della funzione d'onda — Wikipedia.
- The Original Double Slit Experiment — Veritasium.
- Gravità e quanti · L'esperimento EPR
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