Che cos’e’ la Non Localita’ – 1
prima parte
Scienza e Fisica Quantistica
Scopriamo insieme una delle stranezze più affascinanti della fisica quantistica, la non località, in
una rassegna critica: dal teorema di Bell allesperimento di Aspect, agli approcci non-locali del tessuto quantistico
Davide Fiscaletti – 09/07/2019
La meccanica quantistica può essere considerata la teoria fondamentale della scienza moderna che più
ha contribuito a modificare la nostra comprensione delluniverso. Per quanto riguarda la geometria
del mondo fisico, si può dire che la teoria quantistica introduce prospettive molto più ampie di
quelle offerte da ogni teoria fisica precedente. In particolare, lelemento più sorprendente ed
intrigante che emerge dal formalismo quantistico sta nel fatto che le particelle subatomiche sono in
grado di comunicare tra di loro informazioni in modo istantaneo, in altri termini sono connesse in modo non-locale.
Riguardo al fenomeno della non-località, tutto è iniziato a partire dalla pubblicazione nel 1935 da
parte di Einstein, Podolski e Rosen, di un famoso articolo dal titolo La descrizione quantistica
della realtà può considerarsi completa? in cui è stato sviluppato quello che è poi stato chiamato il
paradosso, o meglio, argomento EPR (dalle iniziali dei tre autori). Consideriamo due particelle A e
B che hanno condiviso una particolare esperienza di accoppiamento alla loro nascita e che poi
vengono allontanate e portate in estremi opposti delluniverso; allora, in base al formalismo della
meccanica quantistica, se ad un certo istante effettuiamo una misura sulla particella A, è possibile
conoscere istantaneamente lo stato della particella B, a prescindere dalla distanza che cè tra di esse.
Il paradosso EPR era, in realtà, una critica di Einstein allidea che la meccanica quantistica sia
una teoria completa nel descrivere la natura. I fisici hanno cercato di spiegare questo fenomeno
assumendo che ci sia una sorta di “messaggero” che parte dalla particella A per raggiungere la
particella B e informarla di assumere un certo comportamento. Ma linformazione arriva
istantaneamente e quindi lidea di un ipotetico messaggero non solo non funziona, ma sembra avere poco senso.
Le correlazioni non-locali tra particelle subatomiche che caratterizzano esperimenti di tipo EPR
risultano essere inspiegabili e incomprensibili allinterno di uno schema classico. Fenomeni di
questo tipo hanno tuttavia trovato una loro compiuta spiegazione e formalizzazione in un noto
teorema dimostrato nel 1964 dal fisico irlandese John Stewart Bell (che è considerato da molti
esperti nel campo dei fondamenti concettuali della meccanica quantistica come il più importante
recente contributo alla scienza): Quando due particelle sono emesse in direzioni opposte e le
proprietà di una di esse sono attualizzate da una misurazione, le proprietà dellaltra particella
anche esse misurate saranno correlate indipendentemente dalla distanza che le separa. La
dimostrazione del teorema di Bell implica che unesperienza avvenuta nel passato tra due particelle
subatomiche crea tra di esse una forma di “connessione” per cui il comportamento di ciascuna delle
due condiziona in modo diretto ed istantaneo il comportamento dellaltra a prescindere dalla distanza che cè tra di esse.
Ai giorni nostri, non è stata trovata ancora alcuna contro-argomentazione significativa in grado di
mettere in discussione la validità del teorema di Bell. Tutti gli esperimenti effettuati finora e
particolarmente significativi sono, in questo senso, gli esperimenti di Alain Aspect (1981) al
laboratorio di ottica di Orsay, di Yanhua Shih (2001) dellUniversità del Maryland e di Nicolas
Gisin (2003) dellUniversità di Ginevra hanno confermato il risultato ottenuto da Bell, vale a
dire che la non località deve essere considerata una caratteristica fondamentale e irrinunciabile
del mondo microscopico, che le particelle subatomiche sono capaci di comunicare istantaneamente a prescindere dalla loro distanza.
Daltra parte, nellinterpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica la non-località emerge
di fatto come un ospite inatteso nascosto dietro linterpretazione puramente probabilistica della
funzione donda e il meccanismo di “casualità” ad essa associato. Tuttavia, se si tiene conto dei
risultati sperimentali sopra menzionati (nonché di risultati simili ottenuti da altri autori),
bisogna ammettere che la non-località costituisce la carta di visita fondamentale della geometria
del mondo quantistico e, di conseguenza, dovrebbe essere introdotta fin dallinizio, come principio
fondamentale, allinterno di ogni teoria volta a descrivere larena dei processi quantistici. I
risultati sperimentali suggeriscono che la non-località deve essere considerata la proprietà
essenziale che sta alla base del comportamento delle particelle subatomiche e della geometria del
mondo quantistico. In questo articolo, ci proponiamo di sviluppare una rassegna critica degli
approcci non-locali presenti nella letteratura volti a descrivere larena dei processi quantistici, il cosiddetto “tessuto spazio-temporale” della fisica quantistica.
La geometria non-locale nellapproccio del potenziale quantico di Bohm
Lidea del potenziale quantico, introdotta originariamente da David Bohm negli anni ’50, può essere
considerata la via più semplice e naturale per introdurre la non-località nel mondo quantistico.
Nellambito dellinterpretazione di Bohm della meccanica quantistica, il potenziale quantico informa
ogni particella dove andare, come se dietro alla realtà fenomenica spazio-temporale fatta di materia
ed energia, esistesse un piano nascosto che la guida e la unisce a tutte le altre particelle in
ununica simbiosi cosmica. Lespressione matematica del potenziale quantico indica che lazione di
questo potenziale è di tipo spazio, vale a dire crea sulle particelle unazione istantanea, proprio quella richiesta per comprendere i processi di tipo EPR.
Il potenziale quantico contiene uninformazione globale sui processi fisici, che può essere definita
come “informazione attiva”, contestuale al sistema sotto osservazione e al suo ambiente, la quale
non è “esterna” allo spazio-tempo, ma piuttosto è uninformazione geometrica “intessuta” nello
spazio-tempo. A questo proposito, possiamo dire che levoluzione dello stato di un sistema
quantistico modifica linformazione attiva globale e questa influisce a sua volta sullo stato del
sistema quantistico ridisegnando la geometria non-locale dei processi. In questo quadro
geometrodinamico possiamo anche dire che il potenziale quantico rappresenta le proprietà geometriche
dello spazio dalle quali la forza quantistica, e quindi il comportamento delle particelle quantistiche, derivano.
Bibliografia
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Descrizione libro
Il percorso della conoscenza sosteneva Anassimandro nel VI sec. a.C. deve essere basato sulla
ribellione contro certezze che appaiono ovvie, sul fatto che la nostra immagine del mondo può essere
sempre perfezionata, che il mondo può essere diverso da come ci appare, che il nostro punto di vista
sul mondo è limitato dalla piccolezza della nostra esperienza. La scienza sosteneva Anassimandro
nasce da ciò che non sappiamo («che cosa cè dietro la collina?») e dalla messa in discussione di
qualcosa che credevamo di sapere, in altre parole la scienza consiste nel guardare più lontano,
nellesplorazione continua di nuove forme di pensiero per concettualizzare il mondo.
Compatibilmente con la visione della scienza come entità dinamica, che è in costante evoluzione e
riorganizzazione, in grado di generare percorsi evolutivi i quali si possono intrecciare luno con
laltro, i saggi pubblicati in questo libro intendono mostrare come, pur partendo dalla convinzione
che nel corso della storia la scienza ci ha portato teorie dimmane bellezza ed eleganza con enormi
benefici sul piano tecnologico, sia possibile investigare nuovi scenari, in particolare si possano
aprire nuove prospettive riguardo allimmagine del mondo, alla visione della realtà che ci circonda,
le quali mettono in discussione idee che, nellambito del nostro approccio limitato allesperienza, appaiono ovvie.
Davide Fiscaletti
Indice
Introduzione
PRIMA PARTE – Non località: da Bohm alla nuova fisica della complessità
Capitolo 1 – La teoria di Bohm può aprire nuovi orizzonti
Capitolo 2 – Bohm e lentropia quantistica
Capitolo 3 – Cosè la non-località?
Capitolo 4 – Senza tempo. Sull’arena dell’universo: da Bohm allo spazio atemporale ondulatorio Capitolo 5 – Dalla Maestà di Simone Martini alla fisica quantistica Capitolo 6 – La luce: da Leonardo a Einstein, verso la nuova fisica Capitolo 7 – Dalla matematica di Leonardo alla teoria della complessità
SECONDA PARTE – Linterpretazione della mente e della consapevolezza
Capitolo 8 – Io sono quello. L’osservatore e la consapevolezza
Capitolo 9 – Questione di Frequenze. Materia, consapevolezza, spazio: in una sinfonia cosmica d’unione d’intenti
Capitolo 10 – Oltre il pianeta mente. Alla conquista dello spazio-consapevolezza Capitolo 11 – Vibrare alla stessa frequenza dellUniverso
Davide Fiscaletti
Marchigiano, laureato in fisica alluniversità di Bologna, è docente di matematica e fisica e membro
ricercatore del centro di ricerca indipendente SpaceLife Institute (San Lorenzo in Campo). Si occupa
di fondamenti della fisica teorica, segnatamente di interpretazioni della meccanica quantistica, relatività, teoria quantistica dei campi e gravità quantistica.
È autore dei libri I fondamenti nella meccanica quantistica. Unanalisi critica dellinterpretazione
ortodossa, della teoria di Bohm e della teoria GRW (CLEUP, Padova, 2003), I gatti di Schrödinger (1°
edizione: Muzzio, Roma, 2007; nuova edizione aggiornata: Editori Riuniti University Press, Roma,
2015), Prospettive alla ricerca del graal. Verso una visione unitaria di spazio, materia e vita
(Aracne, Roma, 2010), The timeless approach: frontier perspectives in 21st century physics (World
Scientific, Singapore, 2015), Il quadro olografico. Le frontiere non-locali della fisica moderna (Di
Renzo Editore, Roma, 2017), The geometry of quantum potential. Entropic information of the vacuum
(World Scientific, Singapore, 2018) e di molti articoli apparsi in numerose riviste scientifiche.
È inoltre co-autore, assieme ad Ignazio Licata, del volume Quantum potential. Physics, geometry and
algebra (Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, 2013) e, assieme ad Amrit Sorli, del libro The infinite
history of now. A timeless background for contemporary physics (Nova Science Publishers, New York, 2014).
Scopri il libro di Davide Fiscaletti
eBook – Universo Iperconnesso >> http://bit.ly/2LKWsB6
Dalla non-località a una visione unificantedi spazio, materia, mente e vita Davide Fiscaletti
www.macrolibrarsi.it/ebooks/ebook-universo-iperconnesso.php?pn=1567
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