La sovrapposizione coerente di Stati Quantistici

La sovrapposizione coerente di Stati Quantistici

Lo stato essenziale, più profondo, di un sistema quantistico è costituito da una sovrapposizione “coerente” di tutte le possibili manifestazioni osservabili di quel sistema.

L’aggettivo “coerente” tecnicamente indica che questo stato include tutti i possibili stati osservabili del sistema, e al tempo stesso è una sintesi unica di tutti gli stati osservabili non riconducibile ad una semplice somma delle probabilità che questi stati si manifestino. In un esperimento noi osserveremo solo uno di questi stati manifestarsi con una certa probabilità, ma il sistema prima dell’osservazione contiene contemporaneamente tutte le possibili manifestazioni in un unico stato non osservabile direttamente. Questo aspetto che la fisica quantistica ci obbliga ad accettare è ovviamente paradossale secondo una logica classica, in quanto secondo la logica comune gli stati osservabili sovrapposti non possono coesistere contemporaneamente: la presenza manifesta di uno stato presuppone la non esistenza di tutti gli altri. In meccanica quantistica invece gli stati non compatibili classicamente -detti stati ortogonali- coesistono prima dell’osservazione. Famoso l’esempio che ci appare paradossale del gatto di Schrödinger, il quale si trova in uno stato in cui è contemporaneamente vivo e morto.  A causa di questo aspetto, paradossale secondo la logica classica ma assolutamente comune in meccanica quantistica, per molti anni si pensò che la meccanica quantistica fosse una teoria incompleta, inesatta, oppure valida solo per i sistemi microscopici.

In realtà, una grande evidenza sperimentale ci conferma che lo stato quantistico che è la sovrapposizione coerente di stati incompatibili classicamente esiste effettivamente anche per sistemi macroscopici (che cioè costituiscono la realtà della vita di tutti i giorni), e se ne possono studiare sperimentalmente le proprietà. Il fatto che la realtà quotidiana ci appaia come “classica” è dovuto ad un fenomeno di “de-coerenza” dello stato quantistico essenziale, che rende difficile ad una visione “normale” osservare gli effetti quantistici: vale a dire, nella maggior parte delle situazioni della vita di tutti i giorni gli effetti quantistici costituiscono piccolissime correzioni, in termini probabilistici, all’interpretazione classica. Tuttavia lo stato quantistico esiste anche per sistemi macroscopici e la presenza di questo stato quantistico essenziale ci obbliga a cambiare radicalmente la nostra visione del mondo.

Questo aspetto rivoluzionario lo dobbiamo includere in una nuova visione quantistica della nostra realtà.

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