Co-creatori (molto lontano e tanto tempo fa) su La Scienza Marcia

Cari amici, pubblichiamo qui di seguito la traduzione di un articolo di Lynne Mc Taggart sul mondo quantistico (pubblicato qui in inglese) presente corredata di immagini e riferimenti sul blog di Corrado Penna (La Scienza Marcia).

Buona lettura!

Molte persone di questi tempi utilizzano il termine ‘effetto osservatore’ senza realmente sapere cosa esso sia o quali ne siano le profonde implicazioni.

Probabilmente la persona più indicata per esaminare tale questione era un fisico statunitense chiamato John Archibald Wheeler.

Wheeler, un pupillo del fisico danese Niels Bohr, era affascianto da quella che divenne poi nota come Interpretazione di Copenhagen, dal nome del posto in cui Bohr, ed il suo brillante pupillo, il fisico tedesco Werner Heisenberg, postulò il probabile significato delle loro straordinarie scoperte matematiche.

Bohr ed Heisenberg si resero conto che gli atomi non sono piccoli sistemi solari fatti di palline, ma qualcosa di molto più caotico: una minuscola nuvola di probabilità.

Come hanno scoperto inizialmente i fondatori della teoria quantistica nella prima parte del ventesimo secolo, le particelle subatomiche come gli elettroni o i fotoni non sono di per sè niente di ben preciso.

Ogni particella subatomica non è una cosa solida e stabile, ma piuttosto esiste in molti stati contemporaneamente, in uno stato di pura potenzialità — ciò che è descritto dai fisici come una ‘sovrapposizione’, o somma, di tutte le probabilità.

Gli scienziati riconoscono semplicemente che un elettrone ‘probabilmente’ esista quando essi lo fissano facendo una misura, momento nel quale questa sovrapposizione di molti stati collassa e l’elettrone si ritrova in uno stato singolo.

Il fatto che ciò succeda solo quando la particella viene misurata od osservata suggerisce una possibilità che appare sbalorditiva a molti scienziati: che il ruolo dello scienziato stesso — o nella vita comune, il ruolo della coscienza vivente — in qualche modo influenzi i più piccoli elementi della vita, facendo diventare realtà qualcosa che prima era solo una possibilità.

Wheeler voleva verificare questa possibilità con una variante del famoso esperimento di fisica quantistica della doppia fenditura che a sua volta è una variante di un esperimento con la luce realizzato per primo da Thomas Young, un fisico britannico del diciannovesimo secolo.

Nell’esperimento di Young, un fascio di luce viene fatto passare attraverso una fenditura in uno schermo di cartone, quindi passa attraverso un secondo schermo con due fenditure e finalmente arriva ad un terzo schermo bianco.

Nell’esperimento di Young la luce che passa attraverso le due fenditure genera uno schema zebrato di strisce alternate chiare e scure sullo schermo bianco finale. Se la luce fosse composta semplicemente da un insieme di particelle, due delle bande più luminose apparirebbero direttamente di fronte alle due fenditure del secondo schermo – come uno schema di particelle individuali.

Invece la parte più illuminata dello schema è a metà strada tra le due fenditure, ed è causata dalla sovrapposizione di quelle onde che interferiscono costruttivamente fra di loro. Analizzando questo schema Young fu il primo a rendersi conto che la luce che si irradia dalle due fenditure si diffonde come fanno delle onde che poi si sovrappongono .

Una variante moderna dell’esperimento consiste nello spedire attraverso la doppia fenditura dei singoli fotoni utilizzando uno strumento detto interferometro. Anche questi fotoni lanciati singolarmente producono uno schema zebrato sullo schermo, dimostrando che anche i singoli quanti di luce viaggiano come se fossero delle onde sfumate con una larga sfera d’influenza.

I fisici del ventesimo secolo progredirono effettuando l’esperimento di Young con altre particelle quantistiche singole, e considerano questa una prova decisiva del fatto che la fisica quantistica manifesti delle proprietà sconcertanti: le entità quantistiche si comportano come delle onde che passano contemporaneamente attraverso le due fenditure.

Dal momento che sono necessarie almeno due onde per creare un tale schema di interferenza, ciò che implica questo esperimento è che il fotone è in qualche misteriosa maniera capace di attraversare entrambe le fenditure contemporaneamente ed interferire con se stesso quando si ricompone. Tuttavia c’è un inghippo in questo esperimento: quando l’apparato sperimentale è dotato di un rilevatore di particelle per determinare attraverso quale fenditura sia passato il fotone, il risultato dell’esperimento cambia. Invece di comportarsi come onde, i fotoni si comportano come se fossero particelle che attraversano di volta in volta solo una delle due fenditure.

Ciò che succede in tal caso è che il fotone, piuttosto che creare uno schema di interferenza, crea sullo schermo uno schema da particelle singole.

Così quando il rilevatore di particelle è acceso, il fotone si comporta come una particella solida invece che come un’onda sfumata: esso è stato posto in essere. A questo punto esso collassa in una singola entità, passa attraverso solo una delle due fenditure e ti permette di descrivere il suo percorso.

Nel 1978, quando Wheeler stava meditando sul significato di questo esperimento — che sembrava porre l’enfasi sul fatto che i fotoni fossero rilevati o meno — si chiese se la tempistica fosse importante – se importasse a quale punto il fotone viene osservato o misurato.

Egli ha escogitato un famoso esperimento concettuale detto l’esperimento della scelta ritardata, nel quale un rilevatore di particelle viene posto più in avanti [lungo il tragitto della particella] in maniera tale che il percorso del fotone viene scoperto solo diverso tempo dopo che esso ha sorpassato le fenditure.

Pensate ad un fotone che ha già oltrepassato le fenditure e che sta per arrivare allo schermo. Ci sono tre possibiili strade per esso: la fenditura sinistra, la fenditura destra o entrambe le fenditure contemporaneamente, e a questo punto noi non sappiamo ancora quale strada esso ha preso.

Wheeler immaginò che l’apparato [sperimentale] includesse uno schermo rilevatore dotato di notevole mobilità, che potesse essere rimosso a tale punto [del percorso] oppure lasciato al suo posto. Se lo schermo viene rimosso, possono allora operare due rivelatori ottici [posti dietro lo schermo] ognuno designato a rilevare il passaggio da una delle fenditure. Se lo schermo [mobile] viene rimosso i rilevatori ottici possono registrare un piccolo lampo di luce mentre il fotone passa attraverso le fenditure e scoprire così se il suo percorso ha attraversato l’una o l’altra fenditura.

In questo esperimento, l’osservatore ha ‘ritardato la sua scelta’ se vuole osservare il percorso del fotone (per mezzo dei rilevatori ottici) oppure no, fino a dopo che il fotone abbia presumibilmente fatto preso la sua decisione di passare attraveso una fenditura, l’altra, o tutte e due.

Secondo l’ingegnosa matematica di Wheeler, il percorso dei fotoni dipende interamente dal fatto che essi sono osservati oppure no.

Sorprendentemente, se rimuoviamo lo schermo ed i rivelatori ottici registrano il percorso dei fotoni – anche dopo che il fotone ha oltrepassato la doppia fenditura – abbiamo uno schema di distribuzione consistente con quello che si ottiene nel caso di particelle che possono passare solo atraverso una o l’altra delle due fenditure, ma non da entrambe.

Se lo schermo è al suo posto, i fotoni rimangono in uno stato di sovrapposizione ed attraversano entrambe le fenditure [o meglio è come se le onde associate ai due possibili stati del fotone passassero attraverso entrambe le fenditure interferendo poi tra di loro – N.d.T.].

Osservazione – indietro nel tempo?

L’aspetto notevole di questo esperimento ovviamente è che la tempistica non è rilevante: anche dopo che l’evento si è manifestato ed il fotone è passatto attraverso una fendiura o tutte e due, la presenza o l’assenza dello schermo — cioè la presenza o l’assenza dell’osservazione — determina il suo risultato finale.

La conseguenza di ciò è che l’osservazione, anche dopo il verificarsi dell’evento, determina il risultato finale dell’esperimento.

L’osservatore controlla interamente lo stato che assume ciò che viene osservato, e ciò può avvenire da ogni punto sulla linea del tempo a partire da ogni momento.

Nelle parole del pupillo di Wheeler, il famoso fisico Richard Feynman, il ruolo dell’osservatore nella fisica quantistica era il ‘mistero che non può andare via’.

Tuttavia l’idea di Wheeler rimase un’intrigante questione matematica fino al 2007, quando Jean-François Roch ed i suoi colleghi della Ecole Normale Supérieure di Cachan in Francia hanno trovato una maniera di realizzare l’esperimento che Wheeler aveva immaginato trent’anni fa .

Nei suoi costituenti più elementari, la materia fisica non solo non è niente di perfettamente definito, ma rimane qualcosa di indeterminato in cui è coinvolta la coscienza. Nel momento in cui noi osserviamo un elettrone o facciamo una misura, sembra che aiutiamo a determinare il suo stato finale. La relazione più fondamentale di tutte potrebbe essere quella della materia e della coscienza che l’osserva.

Tuttavia ciò che più lascia a bocca aperta delle scoperte di Wheeler e della prova di Roch e dei suoi colleghi sono le implicazioni sull’irrilevanza del tempo.

Come ha notato una volta nel 2006, due anni prima di morire: “Siamo partecipi di un processo che pone in essere non solo quello che è vicino nel tempo e nello spazio, ma anche ciò che è lontano e che è successo tanto tempo fa.” Nella sua fertile immaginazione egli ha persino immaginato l’intero universo come un’onda gigantesca che ha bisogno di essere osservata affinchè sia posta in essere.

In questo caso, forse l’osservatore risulterà essere Dio.

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