Erwin Schrödinger: il fisico che mise un gatto in una scatola
Nuove Scienze
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Il 17 febbraio, in occasione della Giornata Mondiale del Gatto, non possiamo non ricordare il felino più famoso della fisica: il gatto di Schrödinger. Un gatto che è diventato un'icona della meccanica quantistica, protagonista di libri, serie TV e meme, pur non essendo mai esistito davvero! Ma chi era l'uomo dietro questo paradosso?
Francesca Lanza
Un fisico tra onde e particelle
Erwin Schrödinger, nato nel 1887 a Vienna, è stato uno dei padri della meccanica quantistica. La sua equazione d’onda ha rivoluzionato la nostra comprensione del mondo microscopico, introducendo il concetto di funzione d’onda e descrivendo il comportamento delle particelle come se fossero onde di probabilità.
Eppure, Schrödinger aveva un rapporto complicato con la teoria quantistica. Diffidava dell’idea dei salti quantici (quelle transizioni improvvise e imprevedibili degli elettroni da un’orbita all’altra) e delle interpretazioni più strane della fisica dell’epoca.
Il paradosso del gatto
Nel 1935, Schrödinger ideò il suo celebre esperimento mentale per evidenziare i limiti dell'interpretazione quantistica di Copenaghen, sostenuta da Niels Bohr e Werner Heisenberg. Il concetto era più o meno semplice:
- Mettiamo un gatto in una scatola chiusa.
- Dentro la scatola posizioniamo un dispositivo con una sostanza radioattiva. Se un suo atomo decade, un meccanismo rompe una fiala di veleno e il gatto muore. Se invece non decade, il gatto rimane vivo.
- Secondo la meccanica quantistica, fino a quando non apriamo la scatola, il gatto è sia vivo che morto contemporaneamente, in una sovrapposizione di stati quantistici. Solo l'osservazione "collassa" la funzione d’onda e determina il destino del gatto.
L'idea suona assurda? Bene, lo era anche per Schrödinger! Il suo intento era proprio quello di mostrare quanto fosse paradossale applicare i principi della meccanica quantistica a oggetti macroscopici, come un gatto.
Le stranezze della meccanica quantistica e i suoi limiti
La meccanica quantistica descrive il comportamento delle particelle subatomiche in modo estremamente accurato, ma le sue regole sono profondamente diverse da quelle della fisica classica. Per esempio:
- Le particelle possono esistere in più stati contemporaneamente (sovrapposizione quantistica).
- Possono influenzarsi a distanza in modo istantaneo (entanglement quantistico).
- Non hanno una posizione o una velocità ben definita finché non vengono misurate (principio di indeterminazione di Heisenberg).
Tuttavia, Schrödinger e molti altri fisici hanno sottolineato che questi fenomeni sembrano riguardare solo il mondo microscopico. Nel mondo macroscopico, che seguiamo con i nostri sensi, le cose sembrano avere una posizione ben definita e non esistono sovrapposizioni di stati evidenti. In altre parole, la fisica quantistica funziona perfettamente per gli atomi e le particelle, ma sembra svanire quando osserviamo oggetti più grandi, come un gatto o un essere umano.
La domanda chiave rimane: perché il mondo macroscopico non segue le stesse leggi? Esiste un confine tra il microscopico e il macroscopico? Nessuno ha ancora trovato una risposta definitiva.
La ricerca di una teoria unificata
Ad oggi, la fisica non ha ancora una teoria che unisca in modo completo la meccanica quantistica con la relatività generale, che descrive il comportamento della gravita e dei corpi di grandi dimensioni. Alcuni scienziati stanno cercando di sviluppare una "teoria della gravità quantistica" che possa spiegare come le regole della fisica quantistica possano emergere nel mondo macroscopico, ma finora non esiste un consenso.
Teorie come la decoerenza quantistica suggeriscono che gli effetti quantistici si perdono quando un sistema diventa complesso e interagisce con l'ambiente esterno. Tuttavia, rimane il mistero di come e quando esattamente questo avvenga.
Nulla ci vieta, però, di immaginare un mondo in cui anche gli esseri umani si comportino come particelle quantistiche. Se potessimo sperimentare la sovrapposizione di stati nella nostra vita quotidiana, potremmo trovarci in più luoghi contemporaneamente, prendere più decisioni nello stesso momento e persino influenzare eventi a distanza attraverso l'entanglement.
Ne parla nel suo libro Chiara Zagonel: Cambia la tua vita con la fisica quantistica
Sebbene tutto questo sia ancora fantascienza, il progresso nella fisica quantistica potrebbe portarci un giorno a scoperte sorprendenti. Nel frattempo, possiamo continuare a divertirci con il paradosso di Schrödinger e con l'idea che, in un certo senso, il nostro destino potrebbe essere ancora "nella scatola" in attesa di essere svelato.
Gatti, fisica e cultura pop
Oggi, il gatto di Schrödinger è un'icona della cultura pop. Lo troviamo citato in serie come The Big Bang Theory, Futurama, in romanzi, canzoni e persino nei meme di internet. Ma il suo paradosso resta anche un concetto fondamentale della fisica moderna, legato al fenomeno dell’entanglement quantistico, che Einstein definì “un’azione spettrale a distanza”.
Insomma, che siate amanti della fisica o semplicemente dei gatti, oggi è la giornata perfetta per ricordare Erwin Schrödinger, l'uomo che ha reso un felino il simbolo della stranezza della meccanica quantistica.
E, mentre festeggiate, ricordate: il vostro gatto, finché non lo controllate, potrebbe essere contemporaneamente sul divano e in cucina a rubare il vostro pranzo. La meccanica quantistica lo permette… o almeno così pare!
Per approfondire ti consiglio la lettura di 20 domande per capire la fisica
