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| << | < | > | >> |Indice
p. II Introduzione
15 I. I pesci solubili
25 II. La nascita della nuova fisica
45 III. L'aspetto essenziale
della teoria
65 IV. Dal paradosso EPR
all'esperimento di Aspect
79 V. Le onde di atomi e il gatto
di Schrodinger
95 VI. Esiste il mondo?
113 VII. Le teorie a variabili nascoste
non locali
127 VIII. Le interpretazioni quantistiche
propriamente dette
143 IX. Orientalismo e parapsicologia
153 Conclusione
163 Appendice. L'ineguaglianza di Bell
171 Indice dei nomi
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| << | < | > | >> |Pagina 26 [ fisica, Maxwell, Newton, onda, corpuscolo ]Alla fine del secolo scorso la quasi totalità dei fenomeni fisici dipendeva da due tipi di spiegazioni: o dalla teoria elettromagnetica di Maxwell, che rendeva conto delle effetti magnetici, delle interferenze luminose, ecc.; oppure dalla teoria dell'attrazione di Newton, base della meccanica e più in particolare dell'astronomia. Dopo essersi affrontate, queste due teorie si erano finalmente spartite i diversi domini della fisica creando le nozioni fondamentali di onda e di corpuscolo. Il concetto di corpuscolo permetteva di idealizzare gli oggetti reali rappresentandoli con un punto (aventi quindi una posizione, o un insieme di posizioni costituenti una traiettoria) e attribuendo a questo punto una massa corrispondente alla quantità di materia raccolta (pianeta o elettrone).Per quanto riguarda la nozione d'onda (cfr. l'infratesto che segue) o di campo, essa non si richiamava più a un movimento "della" materia (come la traiettoria di una bilia), ma a un movimento "nella" materia. Ad esempio, quando le onde si propagono dal largo verso la riva, le molecole dell'acqua non avanzano in direzione della costa, ma si accontentano, "grosso modo", di salire e di scendere descrivendo cerchi o ellissi e comunicando il loro movimento alle proprie vicine; così, per contatto, si trasmette l'energia, non la materia. | << | < | > | >> |Pagina 31 [ Planck, quantum ]Riassumendo, Planck pone come principio che gli scambi di energia fra materia e radiazione si effettuano per pacchetti, in quantità definite (di qui il nome di "quantum" attribuito a ogni pacchetto elementare, e di "quanta" al plurale). Ogni quantum è fornito inoltre di un'energia proporzionale alla frequenza della radiazione.| << | < | > | >> |Pagina 32 [ Einstein, quantum, effetto fotoelettrico ]Il mondo scientifico ha appena cominciato ad assimilare questa "perniciosa" teoria che l'affare dei quanta torna all ribalta nel 1905. In questo anno, infatti, un impiegato dell'ufficio brevetti di Berna, un certo Albert Einstein di 26 anni, fa una comunicazione sorprendente: egli dimostra che anche l'effetto fotoelettrico può essere compreso solo ammettendo che la luce che lo produce è formata da quanta discontinui di energia.| << | < | > | >> |Pagina 37 [ Bohr, discontinuità, atomo, Planck ]Assai insospettito da questa anomalia, Niels Bohr, che ha l'opportunità di soggiornare a Manchester nel laboratorio di Rutherford, decide di rivedere la rappresentazione planetaria del fisico inglese per eliminarne l'aspetto contraddittorio. è per questo che introduce a sua volta la discontinuità nel cuore stesso dell'atomo. Postula infatti che il raggio dell'orbita circolare non può variare in modo continuo, ma che bisogna assegnargli al contrario dei valori determinati nei quali interviene la costante di Planck.| << | < | > | >> |Pagina 39 [ de Broglie, onda, corpuscolo, particella, pacchetto d'onde, lunghezza d'onda ]Nel 1923 il francese Louis de Broglie ha un'idea geniale: visto che nel caso dei fotoni le onde possono essere considerate come corpuscoli, perchè, si chiede, non potrebbe esser vero anche l'inverso? Prppone quindi che venga associata un'onda di lunghezza lambda = h / p (dove h è la costante di Planck e p la quantita di movimento del corpuscolo, il prodotto della sua massa per la sua velocità) a ogni corpuscolo (a ogni "particella") materiale. L'idea è talmente ardita per quell'epoca che, a parte Einstein, i pochi fisici che la notano la trovano perfettamente assurda e certi scienzati stranieri la deridono definendola addirittura una "comedie francaise". Il futuro darà loro gravemente torto!Esplicitando la sua tesi, de Broglie precisa infatti che l'onda associata al corpuscolo non è un'onda monocromatica unica (che avrebbe un'estensione illimitata nello spazio), ma un gruppo d'onde, un "pacchetto d'onde", la cui ampiezza massima varia con la velocità del corpuscolo. | << | < | > | >> |Pagina 40 [ particella, onda, lunghezza d'onda ]Ma allora, ci si può domandare, se l'ipotesi di Louis de Broglie è esatta, e quindi se ogni particella, ogni corpo materiale, è associato a un'onda, in che modo la fisica classica ha potuto trascurare questa nozione? Come hanno fatto fisici, chimici e astronomi a enunciare leggi apparentemente esatte? La risposta è semplice: la lunghezza d'onda associata a oggetti macroscopici (visibili a occhio nudo, contrariamente a quelli microscopici) è per forza di cose infima, dal momento che nella formula lambda = h / p , p è estremamente grande. In questo modo, l'aspetto ondulatorio del loro movimento risulta indiscernibile.| << | < | > | >> |Pagina 50 [ fisica quantistica, fisica classica, Heisenberg, de Broglie, Schrodinger, Bohr ]I pilastri sui quali poggia questa nuova fisica sono i seguenti: le matrici e il principio d'incertezza di Heisenberg, l'onda di de Broglie e qualla di Schrodinger, il principio di corrispondenza e il principio di complementarietà di Bohr:- la non commutatività delle "matrici di Heisenberg" (AxB è diverso da BxA) significa che l'ordine secondo il quale vengono fatte le misure su una particella-quanto può cambiare il risultato in maniera fondamentale. Se misuriamo per prima la velocità, i risultati concernenti la posizione non saranno gli stessi di quelli che avremmo ottenuto se l'avessimo misurata per prima a sua volta; - il "principio d'incertezza" (o piuttosto d'indeterminazione) di Heisenberg significa che a una particella-quanto non si possono attribuire senza precauzione certe proprietà classiche quali la velocità e la posizione. Si possono utilizzare soltanto concetti matematici che corrispondono, con una certa "vaghezza", a queste proprietà. I risultati delle misure della velocità e della posizione sono intaccati da questa vaghezza; - le "onde di deBroglie e di Schrodinger" corrispondono, in questa prospettiva indeterministica, alla probabilità di trovare la particella-quanto in un posto determinato. Dato che la particella non è più un "punto materiale" classico con una localizzazione precisa, ma un pacchetto d'onde (probabilistiche), e quindi una sovrapposizione di movimenti (potenziali) in tutte le direzioni, non è più possibile assegnarle una posizione determinata. Si potranno solo calcolare le probabilità che si hanno di trovarla in una certa posizione dello spazio. è il ruolo della funzione d'onda (su cui torneremo); - il "principio di complementarità" di Bohr, formulato nel 1927, mette un punto finale alla dualità onda-corpuscolo. L'aspetto corpuscolare e l'aspetto ondulatorio sono due rappresentazioni "complementari" di un'unica e medesima realtà. Un essere fisico unico può apparirci sia sotto forma di corpuscolo (quando provoca per esempio uno scintillio su di uno schermo fluorescente), che sotto forma di onda (quando osserviamo per esempio le frange d'interferenza prodotte da un flusso di elettroni);
- il "principio di
corrispondenza", infine, enunciato
da Bohr fin dal 1916, rivisto e
corretto da Ehrenfest nel 1927,
getta un ponte fra la fisica
classica e la fisica quantistica.
Quando il numero delle
particelle-quanti raggiunge una
certa soglia, la teoria quantistica
porta agli stessi risultati della
fisica classica. Non ci si
confonda però: questa
conciliazione apparente dissimula
in realtà un'annessione pura e
semplice della fisica classica da
parte della fisica quantistica.
Quella infatti non è più
considerata che come un caso-limite
di questa. Oggi per giunta si sa
che certi insiemi di quanti, anche
in gran numero, non obbediscono lo
stesso alla fisica classica e
persistono nel seguire leggi
quantistiche perfettamente
incongrue: sono i superconduttori
e i superfluidi.
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