Può la fisica quantistica essere romantica?

Può la fisica quantistica essere romantica?

No.

Grazie mille, ci vediamo al prossimo articolo!

Ok, approfondiamo un po’.

Si parla di entanglement quantistico.

L’entanglement quantistico (letteralmente “aggrovigliarsi“) è un fenomeno per il quale lo stato quantico (ossia la rappresentazione matematica) di un sistema fisico non può essere descritto singolarmente, ma solo come combinazione e sovrapposizione di più sistemi. Da questo deriva una dipendenza fra che fa sì che misurare una qualsiasi caratteristica di uno determina istantaneamente il valore anche per gli altri.

Romantico eh?

L’entanglement è un fenomeno puramente quantistico, ossia non ha un corrispettivo nella fisica classica.

Uno dei principi cardine della fisica classica, infatti, è il principio di località.

Questo principio afferma che oggetti distanti non possono avere influenza istantanea l’uno sull’altro: un oggetto è influenzato direttamente solo dalle sue immediate vicinanze.

Facciamo un esempio

Supponiamo di volere accendere una sigaretta con un fiammifero, dobbiamo:

  1. prendere il fiammifero, esercitando una forza con le nostre dita,
  2. accendere la punta sul lato della scatola strofinandola,
  3. avvicinare la punta accesa alla sigaretta per iniziare la combustione del tabacco,
  4. usare il diaframma per inspirare ossigeno in modo da accendere definitivamente la sigaretta.

Insomma, sono necessari contatto, imposizione di una forza e prossimità.

Non nella meccanica quantistica!

Il fenomeno dell’entanglement si discosta totalmente dal principio di località (e quindi dalla fisica classica).

Questo fenomeno si applica a particelle generate da uno stesso processo (o che comunque si siano trovate ad interagire per un certo periodo di tempo).

Sperimentalmente è stato verificato che tali particelle rimangono connesse (entangled), nel senso che quello che accade a una si ripercuote immediatamente anche sull’altra. Questo avviene senza la necessità di una interazione, indipendentemente dalla distanza che le separa.

Ad esempio (banalizzando, semplificando, riassumendo incredibilmente e facendo rivoltare svariati fisici nella tomba) se si inverte il moto di rotazione di una, anche l’altra particella invertirà il suo moto, in maniera indipendente dallo spazio che le separa.

Sempre più romantico.

In tutto questo parlare di particelle e interazioni non locali sbuca fuori l’equazione di Dirac.

Rimanendo molto generali, l’equazione di Dirac descrive l’energia di una particella elementare.

Dirac la formulò nel 1928 alla giovane età di venticinque anni (con l’unico obiettivo di farci sentire inferiori).

Quella di Dirac (che ottenne, poi, il Nobel per la fisica nel 1933) è stata una svolta verso la teoria unificata dei principi della meccanica quantistica e della relatività ristretta, insomma una fondamentale formulazione matematica che ha permesso un passo cruciale per la comprensione dell’universo che ci circonda.

Ma l’equazione di Dirac è anche (barbaramente) nota come “l’equazione dell’amore”.

E qui arriva il romanticismo.

L’entanglement quantistico viene interpretato come una metafora di ciò che succede in amore.

“Quando due persone si conoscono e si amano, diventano una cosa sola, una volta che il legame è avvenuto, non possiamo più descrivere i due sistemi come due sistemi distinti, ma in qualche modo sottile diventano un unico sistema.”

Roba che Moccia spostati.

Può la fisica quantistica essere romantica?
No comment. fonte

Questa interpretazione ha portato al fatto che in moltissimi post su moltissimi social, siti web (più o meno validi) e anche (sigh) tatuata su parti del corpo di pover* malcapitat*, spicchi l’elegante formulazione matematica:

“(∂ + m)ψ = 0”

(Ossia quella che dovrebbe essere proprio l’equazione di Dirac).

Ci sono purtroppo molti però…

Per prima cosa la formula è errata, e anche di molto.

Può la fisica quantistica essere romantica
Una delle formulazioni corrette dell’equazione di DIrac. fonte

Il segno del termine “m” che rappresenta la massa della particella non è più ma meno, inoltre manca la quantità immaginaria “i” davanti alla derivata ∂.

La ∂ infatti rappresenta una funzione di derivazione, ma nella formula corretta deve apparire “tagliata” da una barra, e questa cosa è di incredibile importanza.

Questa notazione (nota come notazione slash di Feynman) consente di scrivere in modo abbreviato espressioni che coinvolgono quadrivettori, cioè un insieme di quattro valori, che nel nostro caso rappresentano un punto nello spazio-tempo.

L’equazione si riferisce, infatti, al moto della particella nelle quattro dimensioni (tre spaziali e una temporale) e, dimenticarsi quel piccolo “taglietto”, schiaccia la particella in un sistema monodimensionale.

Ma c’è di più.

L’equazione di Dirac ha senso solo per i sistemi microscopici.

In particolare, l’equazione è valida solo per una particella libera di muoversi nello spazio intergalattico e che non interagisca con altri campi o particelle (non certo per lo sviluppo di una relazione sentimentale fra due entità macroscopiche).

Se tutto questo non bastasse, serve sapere che l’entanglement, di per sé, c’entra davvero poco con l’equazione di Dirac (che ha come obiettivo, come già menzionato, di descrivere il moto di particelle in maniera relativisticamente invariante, cioè indipendente dal sistema di riferimento).

Dunque questa equazione dell’amore?

È un po’ come tatuarsi dei bellissimi caratteri cinesi per poi scoprire che significano “lavandino”.

Fonti

Può la fisica quantistica essere romantica?
Equazione di Dirac
Può la fisica quantistica essere romantica, parte 2?
Meccanica quantistica
Approfondimento video 1
Approfondimento video 2

Luca Ricciardi

Chimico fisico dei sistemi biologici, laureato a Roma sia in triennale che in magistrale all'università "La Sapienza". Attualmente in Olanda nella ridente cittadina di Enschede per conseguire un PhD, cofinanziato da Royal Dutch Shell, riguardo la produzione di biocarburanti a partire da materiale di scarto agricolo.

One thought on “Può la fisica quantistica essere romantica?

  • 23 Agosto 2020 in 11:36
    Permalink

    Da fisico dedito alla didattica ed alla divulgazione credo che il soprannome “equazione dell’amore” sia molto evocativo. Nonostante si parli di fenomeni naturali, è pur vero che la fisica è roba umana, inventata dagli uomini per sé stessi. Quindi nell’usare dei nomi evocativi, o anche solo simpatici, oppure affiancare metafore ai fenomeni, non ci vedo nulla di male, anzi bisognerebbe farlo di più, per combattere la deleteria austerità che ci circonda.
    Dire che l’equazione di Dirac non c’entra nulla con l’amore è un po’ come dire che il teorema dei carabinieri non c’entra niente con le forze dell’ordine, oppure che il modello atomico “a panettone” non si usa solo a natale: grazie al cavolo, sono nomi, espressioni metaforiche! Se fosse stato chiamato solo “modello di Thompson” non so quanto l’avrei ricordato, eppure non ho mai pensato che negli atomi ci fossero le uvette.
    Noi fisici abbiamo sempre paura che la gente capisca male cose che comunque non capirebbe (oppure, mascheriamo con questa motivazione la nostra spocchia). Insomma, chi si è tatuato quella roba magari avrà almeno sentito parlare di un tizio di nome Dirac o di una teoria di nome Meccanica Quantistica, ed è già tantissimo, immaginando con un po’ di pregiudizio il suo livello culturale medio; o quantomeno ha intuito, prima di molti preparatissimi scienziati, che dentro un’equazione può benissimo esserci poesia.

    Detto questo, concordo sia giusto ricordare ogni tanto che le metafore sono metafore.

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