Il paradosso del gatto di Schrödinger è un esperimento mentale – come il paradosso dei gemelli – elaborato dal fisico e matematico austriaco Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger nel 1935. Lo scopo è dimostrare che le regole che governano la meccanica quantistica non possono essere applicate nello stato fisico macroscopico (ovvero in un sistema che può essere controllato da un osservatore neutrale).

Alla base dell’origine di tutto vi è il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen (EPR Paradox) del 1935, che nasce a sua volta come critica di una teoria nota come correlazione quantistica, in cui viene dichiarato che se due sistemi fisici interagiscono tra loro bisogna considerarli scientificamente come se si trattasse di un unico sistema: detto più semplicisticamente, se si osserva un sistema che si trova in due stati distinti, si provocherà inevitabilmente un’interferenza.

 

Il gatto, la scatola, il cianuro

Poniamo di mettere un simpatico gattino dentro una scatola, in cui ci sarà una macchina infernale, con cui il micio non può interagire. Il meccanismo è formato da un contatore Geiger con all’interno un’infinitesimale porzione di sostanza radioattiva, che che ha nell’arco di un’ora la stessa probabilità di disintegrare i propri atomi oppure no. Se ciò accade il contatore Geiger lo rileva e rilascia un martelletto che rompe una fiala di cianuro, portando ovviamente alla morte del felino. Passata un’ora, il gatto ha quindi le stesse possibilità di salvarsi o di perire avvelenato.

 

Il paradosso

Il problema è che la meccanica quantistica non segue le stesse regole della fisica classica. L’unico modo per sapere se il gatto è vivo oppure no è aprire la scatola, ma una particella può essere dovunque, e pertanto viene immaginata come contemporaneamente in tutte le possibili locazioni. L’operazione di osservare una particella ne modifica irrimediabilmente la sua posizione: se la cerchiamo dove immaginiamo che si trovi, sarà lì.

Il gatto, paradossalmente, potrebbe essere allo stesso tempo vivo e morto.

 

La soluzione

Secondo l’interpretazione a molti mondi formulata nel 1957 dal fisico e matematico statunitense Hugh Everett III, la soluzione è molto semplice: il gatto è realmente sia vivo che morto, nello stesso momento, ma in due universi distinti. Aprire la scatola significa compromettere il sistema, e generare due universi paralleli: se troviamo il micetto vivo e vegeto, significa che in un’altra realtà il gatto purtroppo è passato a miglior vita, e viceversa.

 

 

L’amico di Wigner

Eugene Paul Wigner è un fisico ungherese che elabora il paradosso del gatto di Schrödinger immaginando di aggiungere il sistema scatola (e ciò che contiene) all’interno di un sistema più grande, ad esempio il laboratorio dove avviene l’esperimento, mettendo in gioco due osservatori. Le sue idee sono esposte nel paradosso dell’amico di Wigner.

Wigner, aiutato da un suo amico scienziato, crea una scatola seguendo il paradosso di Schrödinger in un laboratorio ma, prima dello scadere dell’ora necessaria al completamento dell’esperimento, lascia tutto nelle mani del collaboratore ed esce dalla stanza. Una volta tornato, l’amico ha già aperto la scatola decidendo involontariamente il destino del gatto, e lo comunica a Wigner.

Ovviamente, lo scienziato che apre la scatola sarà contento della sopravvivenza del felino, e triste per la sua dipartita. Visto che concettualmente un sistema è modificato da un osservatore, finché Wigner è lontano, deve valere la sovrapposizione tra i due stati del laboratorio. Il problema è che nella stanza c’è l’amico del fisico che, aprendo la scatola mentre quest’ultimo è via, svolge il ruolo di primo osservatore del sistema scatola e decide la sorte del micetto. Logicamente, poiché le possibilità dello stato del sistema laboratorio (ovvero se l’amico di Wigner è felice o triste) è dovuta solo al destino del sistema scatola, vien da sé che lo stato del sistema laboratorio dovrebbe collassare già prima che Wigner ritorni. Ma la sorte del gatto è legata a chi apre la scatola (il primo osservatore) o da Wigner che viene a conoscenza successivamente di ciò che è successo (il secondo osservatore)? È quindi possibile che Wigner decida il destino del gatto ancor prima che la scatola venga aperta? In questo senso, un evento del futuro potrebbe incidere su uno del passato. Ecco il paradosso.

 

Coscienza causa del collasso

Attualmente l’unica soluzione al paradosso dell’amico di Wigner è quella del matematico, fisico ed informatico ungherese John von Neumann del 1932 secondo la quale la coscienza porterebbe al collasso di un sistema. Definita coscienza causa del collasso, non esisterebbe un osservatore realmente imparziale: l’osservazione di un sistema sottoposto alle leggi della meccanica quantistica comporterebbe una reazione emotiva nello scienziato che modificherebbe il sistema stesso.

Ogni nostra azione, quindi, potrebbe portare ad infinite conseguenze, ad infinite alternative, ad infinite realtà.

Forse siamo tutti creatori di universi, chissà.

 

La galassia M106 (NGC 4258) della costellazione dei Cani da Caccia.

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