giovedì 10 dicembre 2009

Il Cern? Per i fisici è il primo passo per poter viaggiare nel tempo. Intervista al fisico Yakir Aharonov

Secondo due ricercatori russi, Irina Aref'eva e Igor Volovich, fisico matematici del Steklov Mathematical Institute di Mosca, l'entrata in funzione del Large Hadron Collider (LHC) - il più grande acceleratore di particelle mai realizzato dall'uomo - in fase di ultimazione al Cern di Ginevra (a maggio), del quale abbiamo parlato spesso qui a Mysterium - comporterà l'anno zero per la realizzazione della prima macchina del tempo.

La congettura di Aref'eva e Volovich si fonda sui noti effetti di curvatura dello spazio-tempo teorizzati da Einstein, e sviluppati dalle teorie di Kurt Godel, uno dei più grandi matematici mai esistiti, nel 1949, ed è stata affidata ad un articolo già disponibile in Rete, a questo indirizzo.


La Teoria dei Molti Mondi: intervista a Lev Vaidman

Lev Vaidman è fisico di punta nel panorama internazionale della Meccanica Quantistica.
Insegna all’Università di Tel-Aviv ed è membro del gruppo di studio sulla Quantistica che fa capo a Yakir Aharonov, già principale collaboratore di David Böhm (vedi Aharonov-Böhm effect).
Vaidman è insieme ad Elitzur l’ideatore dello strabiliante esperimento di misurazione quantistica senza interazione fisica: la sola possibilità di conoscere per via deduttiva il percorso delle particelle rompe la fi gura di interferenza quantistica.
Vaidman si occupa di misurazioni e teletrasporto quantistici e di interpretazione della Meccanica Q. [quantum computing - interaction free measurement - teleportation, ndr.] I suoi studi aprono panorami stupefacenti alla nostra conoscenza del mondo.

Provate ad immaginare: vi trovate di fronte a una scelta da compiere e qualcosa, magari una telefonata o un ingorgo stradale, interviene a farvi intraprendere una strada piuttosto che un'altra. Immaginate che in quel preciso momento il vostro mondo si divida in due, uno stesso passato e due futuri, chissà anche molto diversi. Immaginate che questo capiti molte e molte volte e che una miriade di mondi popolino il nostro Universo. Ricorda molto la trama di un film, ma questa è la conseguenza esperienziale di una rigorosa teoria matematica, la Teoria dei Molti Mondi, appunto. Si tratta di un'interpretazione della meccanica quantistica di cui il fisico israeliano di fama internazionale Lev Vaidman, intervistato durante un suo soggiorno in Italia, è uno dei più importanti sostenitori. Con lui hanno parlato dell'origine e degli sviluppi, della forza e delle debolezze di una teoria che riesce a conservare il formalismo originario della fisica dei quanti eliminando il più problematico dei suoi postulati: il collasso d'onda.
  • Domanda: La Teoria dei Molti Mondi non è nuova, il primo a introdurla fu Hugh Everett nel 1957. Ma la sua popolarità tra i fisici sta crescendo solo di recente. Forse è bene ricordare ai lettori di cosa parliamo. Cosa si intende con Many-Worlds Interpretation (MWI)?
  • Lev Vaidman: Si intende una teoria fisica, in grado di dare spiegazione della nostra esperienza con un formalismo matematico molto "economico" ed elegante, che non cambia le leggi di base della meccanica quantistica. L'idea che sta alla base è quella dell'esistenza di miriadi di mondi nell'Universo in aggiunta al mondo che percepiamo. Questi mondi prendono inizio ogni volta che avviene un esperimento quantistico, in un laboratorio di fisica come nella vita di tutti i giorni. L'esperimento, ad esempio lo sfarfallio incerto di una luce al neon, ha diversi risultati possibili, la cui probabilità si dice non-zero. Noi ci accorgiamo unicamente del verificarsi di uno dei risultati possibili, quello che si avvera nel mondo che osserviamo (la luce si accende in un determinato momento), ma secondo la MWI tutti i risultati possibili si realizzano, ognuno in un mondo differente. In tal senso questa interpretazione della meccanica quantistica si può dividere in due parti: una teoria matematica rigorosa e una spiegazione delle nostre esperienze alla luce di questa teoria e in correlazione con il concetto di stato quantico dell'Universo, ossia della funzione d'onda che lo descrive.
  • Domanda: Perciò è dalla teoria matematica che prende le mosse l'interpretazione dei Molti Mondi. Lei la definisce una teoria estremamente economica ed elegante. Da che cosa è nata l'esigenza di un nuovo formalismo matematico?
  • Lev Vaidman: E' importante comprendere il fatto che il formalismo della meccanica quantistica, le equazioni quantistiche, danno una rappresentazione della realtà che corrisponde a quella dei molti mondi. Una realtà nella quale in un esperimento quantistico tutti i risultati possibili si avverano. Questo è stato chiaro fin dagli inizi della fisica dei quanti, ma l'idea è sempre stata considerata tanto assurda e in palese contraddizione con l'osservazione sperimentale da pretendere l'introduzione del postulato del collasso: l'esito di un esperimento quantistico non è determinato dalle condizioni iniziali dell'Universo prima dell'esperimento, ma solo le probabilità sono governate dallo stato iniziale. Ecco "spiegato" il perché osserviamo l'avverarsi di uno solo dei risultati possibili. Nel corso degli anni i fisici sono stati, però, molto scontenti di questo postulato e hanno provato a risolvere il problema modificando oppure aggiungendo qualcosa alla meccanica quantistica (definendo il collasso come un effetto casuale genuino, o introducendo l'ontologia delle traiettorie della particella bohmiana). Dal mio punto di vista questi tentativi non hanno avuto molto successo. Al contrario la teoria dei Molti Mondi si presenta come una proposta per rimanere fedeli alla meccanica quantistica, così come è nata originariamente senza bisogno del postulato del collasso, e quindi consente di ammettere le conseguenze filosofiche di questa teoria, ossia che ci siano mondi paralleli in ognuno dei quali si avvera uno e uno solo dei possibili risultati di un esperimento quantistico. Non ci sono evidenze sperimentali in favore della teoria del collasso e contro la teoria dei Molti Mondi. La MWI è una teoria deterministica per un universo fisico e spiega perché il (o, meglio, un) mondo appare non deterministico agli osservatori umani.
  • Domanda: In base a che cosa si crea un nuovo mondo? Ossia, qualsiasi possibilità si trasforma in un mondo e quindi si realizza?
  • Lev Vaidman: Non tutti i mondi che si possono immaginare esistono. Quando si costruisce un esperimento quantistico c'è una probabilità non-zero che ci sia un insieme di risultati. Quello che sappiamo è che ci sarà una separazione in un numero di mondi pari al numero di possibili esiti che vengono associati a questo esperimento. Per proseguire nell'esempio di prima, potrà accadere che io sia condizionato da una luce al neon rotta che si accende e si spegne, e questo evento potrà cambiare o ritardare una mia scelta. Questo è un evento quantistico e provocherà una separazione e la nascita di mondi distinti. Perché avvenga questa separazione abbiamo bisogno di una situazione fisica particolare che ne sia causa. La meccanica quantistica ci assicura che ci sono un certo numero di esiti per un esperimento, ma non ci assicura del fatto che io sia sufficientemente forte o sufficientemente convinto di dare atto a qualcosa, pur se nell'esperimento i diversi esiti sono previsti. Se non sono sicuro di poter dividere il mio mondo in due strade distinte, probabilmente io non darò seguito all'esistenza di entrambe queste strade. Quello che io non posso fare è fermare questo dispositivo quantistico e gli esiti che può dare. 
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