I fisici teorici hanno proposto una nuova soluzione al problema Il paradosso del gatto di SchrödingerCiò potrebbe consentire alle teorie di Einstein della meccanica quantistica e della relatività di vivere in migliore armonia.
Strane leggi Fisica quantistica Si presuppone che gli oggetti fisici possano esistere in una gamma di stati, come trovarsi in due posti contemporaneamente o avere velocità diverse contemporaneamente. Secondo questa teoria, il sistema rimane in tale “sovrapposizione” finché non interagisce con un dispositivo di misurazione e acquisisce solo valori specifici come risultato della misurazione. Questo improvviso cambiamento nello stato del sistema è chiamato collasso.
Il fisico Erwin Schrödinger riassunse questa teoria nel 1935 con il suo famoso paradosso del gatto, utilizzando la metafora di un gatto in una scatola chiusa che è allo stesso tempo vivo e morto finché la scatola non viene aperta, facendo crollare così le condizioni del gatto e rivelandone il destino.
Tuttavia, l’applicazione di queste regole a scenari del mondo reale deve affrontare delle sfide, ed è qui che emerge il vero paradosso. Mentre le leggi quantistiche si applicano al mondo delle particelle elementari, gli oggetti più grandi si comportano secondo la fisica classica, come previsto dalla teoria di Einstein. Teoria generale della relatività, e non vengono mai osservati in una sovrapposizione di stati. Descrivere l’intero universo utilizzando i principi quantistici pone ostacoli ancora maggiori, poiché l’universo sembra essere abbastanza classico e privo di un osservatore esterno che serva da dispositivo di misurazione del suo stato.
“La domanda è: può l’universo, che non ha un ambiente circostante, esistere in una tale sovrapposizione?” Autore principale Matteo CarlisoIl fisico teorico dell'Università di Trieste in Italia ha detto a WordsSideKick.com in una e-mail. “Le osservazioni dicono di no: tutto va secondo le previsioni classiche della relatività generale. Allora, cosa rompe una simile sovrapposizione?”
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Per rispondere a questa domanda, Carleso e i suoi colleghi hanno proposto modifiche all’equazione di Schrödinger, che governa il modo in cui tutti gli stati, compresi quelli in sovrapposizione, evolvono nel tempo.
“Modifiche specifiche all'equazione di Schrödinger potrebbero risolvere il problema”, ha detto Carleso. In particolare, il team ha aggiunto termini all’equazione che spiegano come il sistema interagisce con se stesso, oltre ad aggiungere altri termini specifici. Ciò a sua volta porta al collasso della sovrapposizione.
“Tali effetti sono più forti quanto più grande è il sistema”, ha aggiunto Carleso.
È importante sottolineare che queste modifiche hanno scarso effetto sui sistemi quantistici microscopici, come atomi e molecole, ma consentono a sistemi più grandi – come l’universo stesso – di collassare a intervalli ricorrenti, dando loro valori specifici che si adattano alle nostre osservazioni dell’universo. Il team ha descritto l'equazione di Schrödinger modificata a febbraio sulla rivista Giornale di fisica delle alte energie.
Togli il gatto dal disinfettante
Nella loro versione modificata della fisica quantistica, i ricercatori hanno eliminato la distinzione tra oggetti misurati e dispositivi di misurazione. Proposero invece che lo stato di ciascun sistema subisse un collasso spontaneo a intervalli regolari, facendogli acquisire valori specifici per alcuni dei suoi attributi.
Per i sistemi di grandi dimensioni, il collasso spontaneo si verifica frequentemente, rendendoli di aspetto classico. Gli oggetti subatomici che interagiscono con questi sistemi ne diventano parte, portando al rapido collasso del loro stato e all'acquisizione di specifiche coordinate simili a misurazioni.
“Senza alcuna azione da parte di entità esterne, qualsiasi sistema si stabilizza (o collassa) automaticamente in un certo stato”, ha detto Carleso “Invece di un gatto vivo e morto, lo si trova vivo o morto”.
Il nuovo modello potrebbe spiegare perché… Tempo libero La geometria non esiste in una sovrapposizione di stati ed è governata dalle equazioni classiche della teoria della relatività di Einstein.
“Il nostro modello descrive un universo quantistico che alla fine collassò e diventò effettivamente classico”, ha detto Carleso. “Abbiamo dimostrato che i modelli di collasso spontaneo possono spiegare l’emergere dell’universo classico da una sovrapposizione quantistica di universi, dove ciascuno di questi universi ha una diversa geometria dello spazio-tempo”.
Sebbene questa teoria possa spiegare perché l’universo sembra essere governato dalle leggi della fisica classica, non fa nuove previsioni sui processi fisici su larga scala.
Tuttavia, fa previsioni su come si comporteranno gli atomi e le molecole, anche se con deviazioni minime dalla meccanica quantistica classica.
Di conseguenza, testare il modello quantitativo modificato non sarà così semplice. Il lavoro futuro mirerà a sviluppare tali test.
“Insieme ai collaboratori sperimentali, stiamo cercando di testare gli effetti delle modifiche del collasso o di ricavare limiti sui loro parametri. Questo è esattamente equivalente a testare i limiti della teoria quantistica.”
