UNO, NESSUNO, CENTOMILA MONDI

LINTERPRETAZIONE DI EVERETT

Alcune questioni apparentemente irrisolvibili suscitate dal principio antropico potrebbero essere superate facendo riferimento a una particolare versione della meccanica quantistica, detta Interpretazione a molti mondi, proposta per la prima volta dal fisico Hugh Everett nel 1957. Nel libro Universo istruzioni per l uso di Dave Goldberg e Jeff Blomquist si trova una spiegazione molto interessante ed efficace di tale concetto.

Everett afferm che ogni evento casuale - il fatto che un elettrone attraversi [nel famoso esperimento di Young] l'una o l'altra fenditura, ad esempio - d origine a 2 universi differenti ma paralleli, distinguibili solo per il fatto che in uno dei 2 l'elettrone passa dalla fenditura A, mentre nell'altro (che forse coincide con quello in cui viviamo) passa dalla fenditura B. Con il passar del tempo gli universi si biforcano ancora un'infinit di volte, producendo un numero enorme di universi paralleli. Secondo Everett i vari mondi possono interferire tra loro. Da un punto di vista matematico le cose non sembrano molto diverse dalla normale Meccanica Quantistica. Se pensiamo all'elettrone nell'esperimento della doppia fenditura, ad esempio, nel nostro Universo l'elettrone potrebbe attraversare la fenditura di sinistra, mentre negli altri universi potrebbe passare a destra. Le funzioni d'onda dei vari universi interferiscono tra loro...Non sono solo i destini delle particelle a biforcarsi. Accade anche a voi. Provate a immaginare come sarete tra 10 minuti: "voi", in realt, siete una folla di "voi" distinti. Con quale "voi" finirete per coincidere? Tutti. Ognuno di "voi", semplicemente, ricorda ci che gli capitato nel suo Universo. Significa che da qualche parte esiste un "voi" che fa l'attore e un altro che progetta astronavi. Non tutte le possibilit, tuttavia, sono equiprobabili.

Nel passo sopracitato si accenna all esperimento della doppia fenditura. Prima di proseguire vorrei approfondirne la spiegazione.

LESPERIMENTO DELLA DOPPIA FENDITURA DI FEYNMAN

L'esperimento della doppia fenditura una variante dell'esperimento di Youngche permette di dimostrare ladualit onda-particelladellamateria. Young era riuscito a dimostrare la natura ondulatoria della luce facendola passare attraverso due fenditure praticate su di uno schermo opaco e analizzando la figura di interferenza creatasi su un altro schermo posto a distanza ravvicinata dal primo. Feynman, quasi un secolo dopo, ripet il procedimento utilizzando elettroni al posto della luce, giungendo a risultati stupefacenti. Egli affermava che riflettendo attentamente sul suo esperimento, possibile comprendere i principi regolatori della meccanica quantistica. Procediamo con ordine:

Immaginiamo due schermi paralleli, il primo con due varchi sufficientemente grandi da far passare delle pallottole e il secondo su cui questi proiettili andranno a fermarsi. Sparando una pallottola alla volta contro il primo muro, otterremo dei risultati simili a quelli indicati nell immagine qui sotto:in corrispondenza alle aperture del primo schermo troveremo le pallottole bloccate sul secondo. Siamo nellambito della fisica classica e del mondo che conosciamo.

Proviamo ora a colpire il primo muro con un getto dacqua. Dalle due fenditure vedremo partire delle onde che vanno ad interferire luna con laltra, annullandosi in certi punti e moltiplicando la forza in altri, in base alla fase dellonda. Il risultato ottenuto colpendo il muro con unonda dacqua differente dal risultato ottenuto coi proiettili: si hanno tante bande e non solo due, come chiaro dalla rappresentazione a pagina seguente:

Ripetiamo lo stesso esperimento una terza volta,sparando un elettrone alla volta verso due schermi identici a quelli usati per le pallottole (ovviamente con aperture pi piccole per far passare le minuscole particelle). Qual il risultato? Nonostante siano delle particelle, gli elettroni finiscono sul bersaglio in posizioni corrispondenti a quelle dal secondo esperimento, quindicome se fossero unonda!

Ma questi elettroni, particelle con una massa ben definita, sparati uno alla volta verso due aperture, come fanno ad interferire comportandosi come unonda? Da quale delle due aperture passa lelettrone? Per produrre linterferenza, lelettrone deve essere per forza unonda e passare contemporaneamente dai due fori, ma come pu una particella essere unonda mentre attraversa lo schermo e poi tornare particella quando colpisce il bersaglio? Non dobbiamo stupirci, sbagliato il nostro modo di ragionare. Nel mondo quantistico gli elettroni, ciola materia, sono allo stesso tempo sia onda che particella, e anche se questi concetti non sembrano compatibili, nel mondo dellinfinitamente piccolo essi sono due concetti complementari. Dobbiamo pensarli come due facce della stessa medaglia, pi precisamentelonda indica la probabilit che una particella si trovi in un punto.Fino a quando lelettrone non si rivela sul bersaglio esso non si trova mai in un punto preciso dello spazio, ma esiste in uno stato potenziale astratto descritto appunto dallonda corrispondente, che si propaga ovviamente come unonda e non secondo la traiettoria classica definita delle particelle. Una volta che lelettrone arriva sul bersaglio rivela la sua essenza di particella e noi lo vediamo nella sua natura corpuscolare. Con un esperimento dai risultati cos semplici da osservare stato possibile dimostrare la dualit di onda e particella della materia.Si riusciti a dimostrare anche che particelle elementari di materia, lanciate attraverso due fessure in una lamina, si comportano in maniera differente a seconda se venganoosservate oppure no. Possono infatti comportarsi come particelle o come onde. Losservatore influenza il fenomeno osservato. Quando le fenditure sono aperte, un elettrone passa per entrambe, ed quindi simile a unonda dacqua, ma quando colpisce lo schermo si comporta come una particella, e si localizza in suo punto preciso dello schermo collassando in uno dei due stati. Limmagine che si crea costituita da tante bande. Ora, se provassimo a localizzare lelettrone illuminandolo dietro una delle due fenditure, sapremmo per quale delle due fenditure passato. Nel momento in cui percepiamo la posizione dellelettrone per, questo acquista forma corpuscolare a scapito della funzione donda, e nello schermo successivo former una figura di interferenza simile a quella creata dalle pallottole. Le magie della fisica del microcosmo!

In presenza di una fonte luminosa che possa identificare la posizione dellelettrone, questultimo perde la sua natura di onda diventando un oggetto corpuscolare, proprio come un proiettile.