Principi della meccanica quantistica

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La meccanica quantistica ha rivelato, fin dalla sua nascita (agli inizi del Novecento) il suo potenziale per cambiare radicalmente, non solo la fisica, ma sopratutto il modo in cui l'essere umano interpreta la realtà: il paradigma meccanicistico è stato spazzato via e sostituito col paradigma olistico. Il mondo dei quanti è controintuitivo, ovvero non rispetta i meccanismi logici dell'intuizione, ad esempio, riguardo a uno dei più bizzarri e sorprendenti fenomeni quantistici (l'entanglement) la fisica Chiara Zagonel scrive nel suo libro "Cambia la tua vita con la meccanica quantistica" (p.74): "In moltissime occasioni il comportamento di chi ci è vicino non lo comprendiamo, lo giudichiamo o addirittura ci ferisce. Ma l'entanglement ci fa capire che l'altro non esiste come entità separata da noi. Da un punto di vista non-locale, i giudizi e le proiezioni che abbiamo sull'altro sono solo osservazioni che stiamo facendo su noi stessi e ci riportano sempre e soltanto a noi. L'altro siamo noi e, in ogni momento, siamo noi gli unici responsabili di quello che accade, anche se non lo crediamo affatto possibile. Non è l'altro a causare in noi dolore, rabbia o gioia, ma siamo noi che, attraverso quello che identifichiamo come l'altro, ci stiamo letteralmente organizzando e manifestando un'esperienza importante per vederci in tutti i nostri aspetti, anche e soprattutto quelli che consideriamo negativi. Le reazioni emotive ci svelano i pensieri e le credenze che abbiamo, di cui non siamo consci o di cui non vogliamo prendere atto. Tramite l'altro ci stiamo provocando a diventare la versione migliore e più vera di noi stessi." Il mondo, che prima della quantistica veniva ritenuto statico e immutabile perché aggrappato alle regole della meccanica newtoniana, improvvisamente si ritrova ad essere dinamico e probabilistico. Il determinismo, che aveva contraddistinto il mondo di ieri, viene fatto a pezzi e ci si ritrova in un mondo in cui prende piede il principio di indeterminazione di Werner Heisenberg, tale per cui non si può prevedere/determinare la posizione di nessuna cosa (particella o altro). Chiara Zagonel scrive (pp.47-48): "Con il principio di indeterminazione di Heisenberg, possiamo vedere di nuovo la centralità e l'importanza di chi fa le osservazioni, di chi guarda la realtà e, di conseguenza, la definisce. E' infatti l'osservatore, definito da Wheeler 'partecipatore', che di fronte a tutti gli stati descritti dalla funzione d'onda, determina quale si manifesterà. Come sostiene il fisico Federico Faggin, c'è una supremazia della coscienza, che risulta irriducibile alla materia e che invece la manifesta e la influenza. Possiamo pertanto affermare che, in quanto osservatori coscienti, in ogni istante della nostra vita siamo artefici di quello che si manifesta e, consapevoli o no, siamo contemporaneamente la causa e l'effetto. E' una nostra responsabilità personale il passaggio da ciò che potenzialmente potremmo essere o fare, a quello che poi accade. Non è proprio possibile considerarsi dei soggetti distaccati e ininfluenti sulla nostra realtà e in qualche modo vittime di quello che succede, come se fosse indipendente da noi." Inoltre, ogni cosa (o persona) è collegata inestricabilmente a ogni altra in un rapporto relazionale di reciprocità indipendentemente dalla distanza: tale caratteristica dell'Universo, chiamata "entanglement" tiene insieme l'Universo ed è stata dimostrata scientificamente. Per effetto dell'entanglement, la relazione tra le persone e le cose diventa di natura "partecipatoria", cioè scompaiono i rapporti di potere. Oggi siamo ancora lontani dall'applicazione di tale principio dall'attuale mondo dualistico che dovrà inevitabilmente cambiare. Il dualismo è nato agli albori dell'essere umano, favorito dal ruolo del linguaggio, che ha introdotto la separazione tra le cose e tra l'uomo e le cose.

La caratteristica umana è "autopoietica", cioè l'essere umano tende a creare se stesso, e soprattutto vuole decidere quando e come farlo puntando sul "libero arbitrio". Per far ciò egli si basa sulla sua "coscienza", cioè sulla consapevolezza dei suoi atti, che guida la sua realtà. Egli percepisce ciò che fa e lo mette in atto, basandosi su sentimenti empatici e compassionevoli. Oggi non è ancora così, ma la direzione verso cui andrà è questa.

COME CAMBIARE LA REALTA': la fisica Chiara Zagonel scrive nel suo libro "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" (pp. 41-42): "La metafora della funzione d'onda è un vero e proprio incitamento a rimanere positivi e fiduciosi, perché nulla è del tutto determinato: perfino nella più disperata delle situazioni ci sono molteplici possibilità che di fatto coesistono, anche se noi non le riusciamo a percepire, E addirittura quella con una bassissima probabilità potrebbe verificarsi. Se crediamo, ad esempio, di non avere l'energia per uscire da una situazione in cui ci sentiamo intrappolati, possiamo ricordarci dell'effetto tunnel. La nostra funzione d'onda ha almeno una codina fuori dalla condizione da cui vogliamo uscire e la probabilità di risolvere il problema, anche se fosse infinitesima, è comunque diversa da zero. Ci troviamo in una sovrapposizione degli stati e siamo contemporaneamente intrappolati e liberi. Il collasso della funzione d'onda allo stato in cui siamo liberi può avvenire realmente, e ciò succede, in modo praticamente istantaneo e senza sforzo, al momento giusto. Non è prevedibile come accadrà, ma sicuramente dipende da noi che siamo gli artefici dell'osservazione. Esistono scenari e modalità che spesso non riusciamo a immaginare e che sono paragonabili a una porta che si apre e che non avevamo mai notato prima, o a un passaggio segreto scoperto per caso sotto il nostro letto. Potrebbe anche essere solo un cambio della nostra percezione riguardo a quello che stiamo vivendo, o a una eventualità che non abbiamo mai considerato. E in un attimo ci sentiremo leggeri e liberi da quello che ci opprimeva. Il segreto è rimanere nella fiducia che ciò sia possibile e che si possa manifestare, O, meglio ancora, che sia già presente nella molteplicità e nell'infinita ricchezza della sovrapposizione degli stati, e che dipenda solo da noi percepirlo e sceglierlo."

LA FUNZIONE D'ONDA

E' l'osservatore, con la procedura di misura, che fa collassare la funzione d'onda dal mondo delle probabilità a un singolo caso e definisce così il risultato. Senza osservazione si rimane nel mondo delle infinite possibilità, mentre l'azione dell'osservatore permette l'attualizzazione di una sola di esse, determinando quindi la realtà fisica. Così, l'osservazione corrisponde a un vero e proprio atto creativo e la modalità con cui avviene concorre a determinare l'esito stesso l'esito stesso della misura. (Chiara Zagonel in "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" pp. 38-39)

LA SOVRAPPOSIZIONE DI STATI

Nella nostra esperienza quotidiana la sovrapposizione di stati non è qualcosa che sperimentiamo, ma questo è dovuto sostanzialmente a due motivi. Prima di tutto, a livello macroscopico è molto difficile isolare un sistema dall'ambiente in cui si trova, e sono proprio le inevitabili interazioni con esso che fanno collassare la funzione d'onda, facendo passare il sistema da una sovrapposizione di più stati a uno solo. Inoltre, il nostro cervello opera con la logica classica di causa-effetto e non riesce a elaborare un'informazione di tipo quantistico come quella contenuta nella funzione d'onda. Anche se la teoria dei quanti ci garantisce che l'Universo è caratterizzato da una natura quantistica e da una ricchezza pressoché infinita di possibilità che coesistono in modo coerente, limitandoci alle percezioni sensoriali e all'uso del pensiero razionale caratteristico della scienza, noi possiamo cogliere solo un aspetto parziale e limitato della realtà che ci circonda. (Chiara Zagonel in "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" pp. 39-40)

IL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE

Il principio di indeterminazione ci indica chiaramente la soluzione a qualsiasi problema dobbiamo affrontare, ricordandoci che in ogni processo è la modalità con cui ci poniamo a determinare il risultato. Lo stato interno dell'osservatore e la sua intenzionalità condizionano effettivamente l'esito finale. Pensare e pronunciare frasi come "tanto mi va sempre tutto storto" o "non faccio mai la cosa giusta" determina la nostra realtà più di quanto possiamo anche lontanamente sospettare. Pertanto, è importantissimo fare un profondo e radicale lavoro su se stessi, sul proprio stato interno, sulle proprie credenze e convinzioni, cosce e inconsce. Solo attraverso una trasformazione personale, al livello di quello che possiamo chiamare il piano dell'Essere, riusciamo a modificare la nostra realtà. E' il dentro che determina il fuori, che incredibilmente ne è solo una semplice proiezione. Questa cosa la sanno benissimo i nativi nordamericani che, nei periodi di siccità, eseguono la danza della pioggia, non con l'attitudine di chiedere, ma con quella di ringraziare, come se la pioggia fosse già arrivata. E' la fiducia per qualcosa che c'è già e che deve solo manifestarsi nella realtà fisica circostante. E' la certezza che la funzione d'onda comprende, in una sovrapposizione di stati tutte le possibilità e che l'atto di osservazione e la modalità con cui viene effettuato la faranno collassare in una sola e ben precisa di queste. (Chiara Zagonel in "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" pp. 48-51)

Il VUOTO CREATIVO

Dal punto di vista quantistico il vuoto si può descrivere come un mare dal quale ininterrottamente emergono particelle che subito dopo vi ritornano. Un continuo e dinamico ribollire, un'incessante attività di fluttuazioni energetiche, tutto tranne uno spazio inerte. Possiamo considerare il vuoto quantistico come l'insieme di tutte le possibili vibrazioni associate a ogni tipo di particella e, quindi, esso contiene tutto quello che potrebbe esistere ma ancora non c'è. Ogni particella contribuisce a determinare la natura del vuoto e, viceversa, il vuoto interagisce con ciascuna particella e la influenza. Per certi versi potrebbe corrispondere all'etere, il quinto elemento aristotelico (dopo aria, acqua, terra e fuoco) che pervaderebbe in modo impercettibile tutto l'Universo. Il vuoto quantistico non si può quindi considerare come uno spazio a energia nulla, poiché ce n'è sempre una quantità minima, detta energia del punto zero. [...] La prima prova sperimentale dell'esistenza del vuoto quantistico è stata fatta dal fisico statunitense Will Eugene Lamb, che è riuscito a dimostrare come i livelli dell'atomo di idrogeno dipendono dall'interazione dell'elettrone proprio con il vuoto quantistico. Solo tenendo conto di tale interazione è stato possibile arrivare a giustificare esattamente i dati sperimentali, fino ad allora non del tutto interpretabili. Infine, è importante sottolineare che nel vuoto quantistico, per la presenza delle particelle virtuali, si verificano fenomeni che sono comunque misurabili a livello macroscopico, come l'effetto Casimir. (Chiara Zagonel in "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" pp. 56-58)

IL TEMPO NON ESISTE

Da una prospettiva decisamente più ampia, che potremmo definire frattale, la creazione estemporanea delle particelle virtuali ci riporta alle nostre esistenze o anche esperienze che facciamo. Siamo abituati a valutare tutto quello che ci accade e la nostra stessa vita sulla base dei nostri tempi. Ma i tempi umani sono davvero trascurabili se confrontati con quelli di un albero, di una montagna oppure dell'Universo. E ancor di più in relazione alla realtà metafisica dell'Uno, dove il tempo è infinito o, meglio ancora, non esiste. Di fronte all'Uno, noi siamo come le particelle virtuali che scaturiscono dal vuoto quantistico e subito dopo a esso ritornano. Siamo emanazioni dell'Uno, che contiene e si manifesta in tutto ciò che è. (Chiara Zagonel in "Cambia la tua vita con la fisica quantistica" pp. 60-61)

Chiara agonel scrive: "Stiamo così cogliendo la grande occasione di partecipare da protagonisti e non da semplici comparse all'evoluzione dell'Universo, che continuamente accresce la sua consapevolezza anche attraverso noi."

Conclusioni (provvisorie): i simulatori quantistici digitali potrebbero modellare con precisione reazioni chimiche come quelle importanti per lo sviluppo di farmaci, la produzione di energia e i processi agricoli alla realizzazione sperimentale

per scaricare le conclusioni (in pdf):

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Bibliografia (chi fa delle buone letture è meno manipolabile)

Hrant Gharibian (2023), Quantum Annealing - BluQubit
NIST1, Quantum Information Applications Without Computers
D. J. WINELAND, J. C. BERGQUIST, J. J. BOLLINGER, R. E. DRULLINGER, AND W. M. ITANOD. J. WINELAND, J. C. BERGQUIST, J. J. BOLLINGER, R. E. DRULLINGER, AND W. M. ITANO QUANTUM COMPUTERS AND ATOMIC CLOCKS (PDF)
NIST (2017), Researchers Develop Magnetic Switch to Turn On and Off a Strange Quantum Property
NIST (2016), NIST's Compact Gyroscope May Turn Heads

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Spesa annua pro capite in Italia per gioco d'azzardo 1.583 euro, per l'acquisto di libri 58,8 euro (fonte: l'Espresso 5/2/17)

Pagina aggiornata il 7 giugno 2024