Ad Oxford in estate si discute di fisica quantistica e realtà

Le Oxford Questions. (Crediti:G. A. D. Briggs, et alii.).

Quantum Physics and the Nature of Reality. È il titolo di una conferenza tenutasi ad Oxford nel 2010 che ha avuto il merito di produrre una serie di interrogativi – noti agli addetti ai lavori come le Oxford Questions – sulla natura del rapporto tra fisica quantistica e realtà, in modo da indirizzare le ricerche future. Sappiamo che Gravità e Fisica Quantistica sono due cardini teorici della fisica moderna. Le Oxford Questions on the foundations of quantum physics sono state presentate nel saggio omonimo firmato da G. A. D. Briggs (università di Oxford), J. N. Butterfield (Università di Cambridge) e A. Zeilinger (Università di Vienna) e pubblicato nei Proceedings of the Royal Society A.

Ad uno sguardo sinottico, una delle peculiarità di queste domande è che – nonostante l’esplicita intenzione degli autori – non riescono a prescindere dal retaggio storico di cui sono figlie. Ciò posto, gli interrogativi si concentrano su questioni che possono essere specificamente studiate con i metodi e le teorie attuali. Le cinque grandi categorie di domande sono: (1) tempo, irreversibilità, entropia e informazione; (2) i rapporti quantistico-classici; (3) gli esperimenti per sondare i fondamenti della fisica quantistica; (4) la fisica quantistica nel panorama delle altre teorie e (5) le interazioni con domande prettamente filosofiche.

“Le Oxford Questions cercano di prendere in esame i problemi che sono ampiamente riconosciuti dalla comunità accademica, e di articolare argomenti su cui vi è una prospettiva comune per fare progressi reali nel prossimo futuro”, ha detto uno degli autori, G.A.D. Briggs. “In questo modo, ci auguriamo che le Oxford Questions forniranno un ordine del giorno per la ricerca a filosofi, teorici e fisici sperimentali. Alcuni di questi dovranno possedere le competenze di più di una disciplina, visto che le domande includono questioni su cui vi è attualmente un divergenza di opinioni anche tra gli esperti”. In una prospettiva più ampia, i fisici spiegano che le Oxford Questions possono essere pensate come i cardini teorici per affrontare due grandi nuvole minacciose all’orizzonte che possono minare il successo della fisica del XX secolo, proprio come è successo alle anomalie che caratterizzano la fisica classica nel XIX secolo. La prima nube minacciosa è il problema della misura in fisica quantistica: “la difficoltà di spiegare tutto, in termini di teoria dei quanti, e l’emergere dall’altro lato di un mondo classico, vale a dire un mondo così accuratamente descritto dalla fisica classica, con i suoi precisi valori, un mondo privo dei fenomeni di sovrapposizione e di entanglement”, spiega  G.A.D. Briggs. Le vicende del famoso gatto di Schrödinger rendono bene l’idea.

La seconda nuvola minacciosa è stata battezzata “l’elefante nella stanza”. Si tratta della formulazione di una teoria quantistica della gravità. Sono numerosi i motivi per cui è così difficile conciliare fisica quantistica e gravità. Per fare un esempio, mentre la teoria della relatività si basa su principi fisici ragionevoli, non è chiaro se la teoria quantistica si basa su principi altrettanto ragionevoli perdoniamo qui agli autori la mancata definizione rigorosa del termine “ragionevole”). Un altro motivo è la mancanza di dati sperimentali. Segni verificabili della gravità quantistica si possono osservare solo in condizioni di così alta energia, a distanze ravvicinate e in tempi brevi che sono inaccessibili ai ricercatori. Queste riflessioni testimoniano quanto dicevo all’inizio in merito all’incapacità di prescindere dal retaggio storico: le Oxford Questions sorgono in gran parte dal lavoro empirico dagli ultimi 100 anni che ha dimostrato l’immenso successo dei postulati fondamentali della relatività e della teoria quantistica.

Eccone alcuni esempi: la crono-geometria introdotta dalla Relatività Speciale di Albert Einstein nel 1905 per l’elettromagnetismo, può essere estendibile alla meccanica, termodinamica ed altri campi della fisica? Come mai la teoria quantistica, ideata per sistemi di dimensioni atomiche, vale anche per scale notevolmente più grandi, ad esempio nella superconduttività e nella superfluidità, o anche negli interferometri di neutroni, isolanti topologici, tutti sistemi che coinvolgono scale di una frazione di un metro o più? C’è un limite massimo di grandezza per la teoria quantistica? Nel complesso, l’obiettivo delle Oxford Questions è quello di continuare ad espandere queste applicazioni e unificare i concetti della fisica quantistica, così come hanno fatto gli scienziati per gli ultimi decenni. Per descrivere lo stato attuale della fisica, gli autori dell’articolo usano un’analogia introdotta dal fisico teorico Carlo Rovelli, che paragona la situazione attuale in fisica a quella dei primi anni del XVII secolo, quando Galileo e Keplero stavano lavorando sulla meccanica. Tornando a quel tempo, gli scienziati di oggi vedono Galileo e le idee di Keplero come un mix di intuizione e di errori; gli scienziati futuri potranno vedere le idee dei ricercatori più brillanti di oggi più o meno allo stesso modo.

Come anticipato, nel frattempo i fisici stanno utilizzando le Oxford Questions per orientare la propria ricerca. E secondo G.A.D. Briggs questo significa scavare più in profondità gli aspetti filosofici della fisica quantistica, cose che il suo team ha già iniziato a fare grazie ad un progetto di ricerca intitolato “Prove sperimentali di realtà quantistica” (Experimental Tests of Quantum Reality) che ha ottenuto un finanziamento e avrà inizio ad ottobre 2013. Nel 2014 si sta già organizzando una nuova conferenza, rispettando il format del 2010, in cui discutere i passi avanti compiuti in questo quadrienni. Attendiamo dunque la seconda parte di Quantum Physics and the Nature of Reality.

(Fonte: http://phys.org/news/2013-07-oxford-curtain-foundations-quantum-physics.html. Pubblicato su cyberscienza.it il 18/07/2013).

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...