La teoria dei molti mondi della meccanica quantistica suppone che per ogni possibile risultato di una data azione, l’universo si divida per accogliere ciascuno di essi. Questa teoria toglie l’osservatore dall’equazione. Non siamo più in grado di influenzare l’esito di un evento semplicemente osservandolo, come afferma il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Ma la teoria dei molti mondi stravolge una teoria ampiamente accettata della meccanica quantistica. E nell’imprevedibile universo quantistico, questo è davvero dire qualcosa.
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Per buona parte del secolo scorso, la spiegazione più accettata del perché la stessa particella quantistica possa comportarsi in modi diversi è stata l’interpretazione di Copenhagen. Anche se ultimamente l’interpretazione di molti mondi le sta dando del filo da torcere, molti fisici quantistici presumono ancora che l’interpretazione di Copenhagen sia corretta. L’interpretazione di Copenhagen fu posta per la prima volta dal fisico Niels Bohr nel 1920. Dice che una particella quantistica non esiste in uno stato o in un altro, ma in tutti i suoi possibili stati contemporaneamente. È solo quando osserviamo il suo stato che una particella quantistica è essenzialmente costretta a scegliere una probabilità, e questo è lo stato che osserviamo. Poiché può essere costretta ogni volta in uno stato osservabile diverso, questo spiega perché una particella quantistica si comporta in modo erratico.
Questo stato di esistere in tutti gli stati possibili contemporaneamente è chiamato superposizione coerente di un oggetto. L’insieme di tutti gli stati possibili in cui un oggetto può esistere – per esempio, in forma di onda o di particella per i fotoni che viaggiano contemporaneamente in entrambe le direzioni – costituisce la funzione d’onda dell’oggetto. Quando osserviamo un oggetto, la sovrapposizione collassa e l’oggetto è forzato in uno degli stati della sua funzione d’onda.
L’interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica di Bohr fu teoricamente provata da quello che è diventato un famoso esperimento mentale che coinvolge un gatto e una scatola. Si chiama gatto di Schrödinger, ed è stato introdotto per la prima volta dal fisico viennese Erwin Schrödinger nel 1935.
Nel suo esperimento teorico, Schrödinger mise il gatto in una scatola, insieme a un po’ di materiale radioattivo e un contatore Geiger — un dispositivo per rilevare le radiazioni. Il contatore Geiger era progettato in modo che quando percepiva il decadimento del materiale radioattivo, faceva scattare un martello che era pronto a rompere una boccetta contenente acido cianidrico, che, una volta rilasciato, avrebbe ucciso il gatto.
Per eliminare ogni certezza sul destino del gatto, l’esperimento doveva svolgersi entro un’ora, abbastanza a lungo perché una parte del materiale radioattivo potesse decadere, ma abbastanza breve perché fosse anche possibile che nessuno lo facesse.
Nell’esperimento di Schrödinger, il gatto fu sigillato nella scatola. Durante la sua permanenza lì, il gatto venne ad esistere in uno stato inconoscibile. Poiché non poteva essere osservato, non si poteva dire se il gatto era vivo o morto. Esisteva invece nello stato sia di vita che di morte. È un po’ come la risposta della fisica quantistica alla vecchia domanda Zen: Se un albero cade nel bosco e nessuno è in giro per sentirlo, fa un suono?
Siccome l’interpretazione di Copenhagen dice che, quando viene osservato, un oggetto è costretto ad assumere uno stato o un altro, l’esperimento del suicidio quantistico non funziona secondo questa teoria. Poiché la direzione del quark misurata dall’innesco può essere osservata, alla fine il quark sarà costretto a prendere la direzione oraria che sparerà la pistola e ucciderà l’uomo.
Ma tutto questo non è semplicemente stupido? Questi esperimenti di pensiero e interpretazioni quantistiche ci insegnano davvero qualcosa? Nella prossima sezione, esamineremo alcune delle possibili implicazioni di queste idee.