La meccanica quantica SECONNO NOANTRI

Un po di scienza fatta in casa per tutti
by 0b1kenobi

Cerco di riassumere brevemente e semplificare (a mio modo, cioè senza pretese) la questione della Meccanica Quantistica e delle implicazioni filosofiche che ne conseguono. La meccanica quantistica è nata alla fine del 1800 e ha avuto grande impulso nel primo 900 grazie al contributo di tutti i maggiori fisici del mondo Einsten, Plank, Dirac, Heseinberg, Schrödinger, eccetera.
L'esperimento chiave su cui ancora i fisici e i laboratori di tutto il mondo si interrogano è quello chiamato della "Doppia Fenditura".
Keywords su google (italiano) "doppia fenditura" Oppure "Meccanica Quantistica"
Keywords su google (English) "double slit" Oppure "Quantum Mechanic"
Consiglio di cercare anche nelle immagini che spesso danno risultati piu concisi.
Consiglio di guardare anche nella ricerca di filmati. 

Il video http://www.youtube.com/watch?v=7z-fZfgubWg riguarda l'esperimento eseguito a Bologna nel 1976 diventato famoso nel mondo e premiato.

Descrivo a modo mio l'esperimento con parole estremamente semplici e spero di dare un qualche aiuto.
Premessa: questo esperimento apre la porta ad innumerevoli domande a cui per lo più la fisica ancora non ha dato risposte soddisfagenti e condivise. E' meglio prima capire bene quale è il contesto e poi procedere.

Esperimento della doppia fenditura ( a modo mio ) 
Vogliamo lanciare delle palle da tennis verso uno schermo che pero immaginiamo conservi le tracce degli impatti.
Lanciando le palle da tennis è chiaro che si distribuiranno uniformemente a caso sulla superficie e genereranno le relative tracce.
Come secondo passo interponiamo un diaframma con un buco in mezzo. Continuando a lanciare le palle e regolando opportunamente la distanza del diaframma e le dimensioni del foro ci saranno un certo numero di palle che attraverso il foro giungeranno sullo schermo e genererrano delle tracce aggensantesi attorno ad un punto. Questo è intuitivo.
Adesso cambiamo la forma del buco sul diaframma da circolare a rettangolare (una fenditura) . 
Continuando a lanciare le palle naturalmente si vedranno le tracce sullo schermo addensarsi in una forma in qualche modo simile alla forma della fenditura.
Adesso complichiamo un po le cose aggiungendo una seconda fenditura identica e parallela.
Ci aspettiamo che continuando a lanciare le palle da tennis dovremmo vedere che le tracce sullo schermo che si affensano attorno a due rettangoli corrispondenti alle fenditure. In effetti tutto questo esperimento puo essere fatto davvero e da come è pacifico per tutti esattamente questi risultati.

Cosa succede se eseguimo lo stesso esperimento con fotoni (un pezzetto di luce) o di elettroni ( un pezzetto di materia)
Succede che lanciando fotoni attraverso due fenditure al posto di avere tracce sullo schermo che proiettano le fenditure vediamo man mano che procedono i lanci addensarsi tracce in secondo una sequenza di intensita diverse tali da rispecchiare quelle che si osservano nel caso di interferenza di raggi luminosi.
Questo ha fatto urlare di giubilo i fisici che sotenevano la luce è una onda.
Continuando ad indagare si scopre che natualmente se si chude una fenditura allora finisce l'interferenza.
Ma i fisici sono stati piu curiosi. Hanno cominciato a mandare un solo fotone per volta e a guardare la relativa traccia sullo schermo. In effetti ad ogni fotone ( o elettrone) inviato compariva una macchiolina sullo schermo proprio come con le palle da tennis.
Allora i fisici si sono chiesti: ma se quando lancio un fotone produco una sola traccia sullo schermo come mai alla fine avviende l'interferenza ( cioè si sommano i chiari e scuri della feritoia uno con quelli della feritoia due)?
Un fotone alla volta non dovremme interferire ma solo generare una macchia circolare nell'intorno del rettangolo corrispondente ad una delle due feritoie.
Per indagare meglio si sono messi in testa di scoprire se lanciando un fotone passava dalla feritoia uno o dalla feritoia due. Per fare questo sono stati escogitati sistemi estremamente sofisticati tali da rendere minimo il disturbo relativo a questo controllo.
Cosa ne è emerso? 
Qualsiasi sia stata la metodologia usata per eseguire il controllo l'interferenza spariva.
Allora si sono spostati i punti di controllo un po dopo le feritoie per essere sicuri che nessuno distrurbasse la decisione della particella di passare dalla feritoia uno o due.
La sopresa è stata che anche in questo caso l'interferenza spariva.
Se proviamo a pensare a quello che succede in termini di palle da tennis sembra che in presenza di due opportune feritoie la palla da tennis invece che passare da una feritoia e impattare lo schermo decide di sdoppiarsi e di passare da entrambe le fenditure impattando lo schermo in una "posizione" che determina la sequenza di chiari e scuri proprie delle frange di interferenza.
Ancora di piu se mettiamo qualcuno a guardare da quale fenditura la palla passa la palla se ne rende conto e comincia a passare solo da una fenditura perdendo l'immagine dell'interferenza.
Siccome le palle stanno gia passando attraverso le due fenditure quando introduco uno che controlla nel percorso fenditura-schermo questo significa che per eliminare l'immagine dell'interferenza la palla deve tornare indietro nel tempo evitare di sdoppiarsi e passare soltanto attraverso una delle due fenditure.
Voglio specificare un aspetto: nel caso del fotone che passa attraverso le due feritoie di ottiene, con l'aumentare del numero di fotoni sparati, che le macchie sullo schermo si dispongano secondo uno schema corrispondente alle frange di interferenza. Come succede? come fa una singola particella a mettersi d'accordo con le altre per produrre le frange? La giusta interpretazione sembra che sia che non esistano ne onde ne particelle e che l'onda associata esprima la probablità che una particella si trovi in una certa posizione.  Quindi è piu probabile che un numero maggiore di elettroni si posizionino in corrispondenza dei picchi delle onde causando addensamento di macchie sullo schermo.

Facebook: Il pupazzo di fango: Filosofia e Quantistica

La realtà per i filosofi e per i fisici - Di Roberto Vacca, 20 settembre 2012.

Il pezzo di oggi è sulla realtà e sulla< filosofia.  Ne parlano vari
filosofi anche sui quotidiani. I loro testi ogni tanto sono vaghi e
trascurano i contributi che da oltre mezzo secolo sono stati dati da
filosofi/scienziati.
Come diceva Galileo (ma non ritrovo la citazione: se qualcuno la ritrova e
me lo dice, sarò molto grato):
"Non è bene che tutto finisca solo in parole!   (o qualcosa di simile).
Le parole vaghe sono strumenti spesso usati da impostori intellettuali.
Consiglio il libro di Johnson "The Impostors" -- non so se sia stato
tradotto.

Combattiamo

Best
Roberto

La realtà per i filosofi e per i fisici - Di Roberto Vacca, 20 settembre 2012.

Alcuni filosofi stanno dibattendo su come pensiamo e conosciamo la realtà. È problema vitale, ma non si può dire niente di sensato al proposito senza aver studiato fisica. Quando avevo 17 anni lessi l’articolo Kant scritto da P. Carabellese sull’Enciclopedia Italiana. Era interessante, ma difficile: lo lessi varie volte senza trarne giovamento. Lo rileggo ora e confermo la mia insoddisfazione. Se i termini non vengono definiti, si parla attorno alle cose, ma non si dice niente. Lo conferma la seguente citazione di quel testo: “Per Kant il compito della ragione è: mostrare con la propria esigenza di assolutezza che l’oggettività non si esaurisce nei determinati oggetti che l’intelletto costituisce o scopre nel campo del fenomeno sentito nello spazio e vissuto nel tempo. --- La cosa in sé, espressione pura di realtà dell’oggetto, è pur esigenza del pensiero, senza la quale il conoscere umano si disperderebbe in un’inconcludente relatività.”

Trovai nella Critica della Ragion Pura, pagine ben più  chiare e tradussi in italiano i passi sull’impossibilità di dimostrare l’esistenza di Dio. Erano applicazioni corrette della logica di Aristotele, ma non avevano rapporto con altri concetti, che si trovano nell’opera, e che sono avulsi dalla realtà come “il principio trascendentale a priori del giudizio riflettente che conduce al concetto di spiritualità conoscitiva soggettiva”.

Ora E. Severino (in La Lettura, supplemento al Corriere della Sera, 16/9/2012) lamenta che nelle discussioni correnti sul nuovo realismo nessuno citi Giovanni Gentile, la cui filosofia sarebbe «un potente alleato della tecnica» perché avrebbe mostrato “che il pensiero per essere vero, non ha bisogno e non deve corrispondere ad alcuna cosa esterna.   ---- «per sapere se l’intelletto corrisponda alla cosa, intesa come “esterna” alla rappresentazione che l’intelletto ne ha, è necessario che il pensiero confronti la rappresentazione dell’intelletto con la cosa; la quale, quindi, in quanto in tale confronto viene ad essere conosciuta, non è “esterna” al pensiero, ma gli è “interna”. »

Mettere fra virgolette “esterna” e “interna” non serve a definire meglio questi aggettivi. La tecnica, poi, che non è esente da difetti come ogni prodotto umano) non ha bisogno di allearsi a filosofie fatte di parole, specie se di esse non siano date definizioni chiare (formali).

I fisici non parlano di pensare a o percepire oggetti, corpi, processi, fenomeni. Non si limitano a guardarli: li osservano e trovano modi per misurarli. Le misure fatte da operatori diversi coincidono – entro i limiti degli errori che vengono valutati. Quando si riesce ad analizzare anche matematicamente rapporti di causa-effetto, si possono prevedere eventi futuri e calcolare accuratamente i risultati di esperimenti ancora mai eseguiti. Questi successi sono preclusi a chi pensa alla realtà e cerca di conoscerla per similitudini o metafore.

Anche in passato taluno tentò di rivalutare Giovanni Gentile. Il suo pensiero profondo avrebbe dovuto far dimenticare che fu membro del Gran Consiglio del Fascismo e ministro della repubblica di Salò.

Invece non va rivalutato perchè il suo pensiero era irrilevante, i suoi testi insensati. Ecco la prova: nel 1927 Paolo Vita-Finzi pubblicò un'Antologia Apocrifa, in cui la parodia di Gentile diceva fra l'altro:

“L'Io dirà: "Io o sono Io o sono non-Io" trovandosi nella curiosa alternativa di affermarsi negandosi (come non-Io) o di negarsi affermandosi (come Io). Se l'Io è Io si afferma: ma non è più Io per questa sua vuota identità, che è la negazione dell'essenza processuale dell'Io, la quale importa un differenziamento. Viceversa, se è non-Io, esso si nega; ma appunto negandosi riesce ad attuare la sua essenza. Qui dunque l'affermazione pura e semplice, o affermazione dell'identico, è negazione: e la vera affermazione efficace e positiva si opera attraverso la negazione. L'affermazione pertanto, che la disgiunzione garentisce nell'autonoema per quantità, qualità e modalità, è affermazione che è negazione; non è tesi, ma autotesi e quindi divenire, dialettismo.”

Frasi insensate – e seguaci di Gentile si adontarono che il maestro fosse ridicolizzato: “Le frasi della parodia erano scempiaggini. Mai il Maestro le avrebbe dette.”  Invece il pezzo (4 pagine). "è autentico copiato tale e quale senza mutare una virgola” da  Gentile G. - Sistema di logica come teoria del conoscere. I filosofi moderni non parlano di autonoema o non-Io. Gentile danneggiò la cultura. Fu ministro fascista dell’Educazione Nazionale e fece una cattiva riforma.

Non rivalutiamo autori che dicono niente e scrivono oscuro. Primo Levi disse: scrivere per non essere capiti è un artificio repressivo, noto alle chiese e tipico della nostra classe politica. La cultura non deve essere fatta di parole vuote. Deve aderire alla realtà.

Taluno sostiene che dopo Gentile anche Heidegger scoprì che andava criticata la concezione metafisica della verità, ma anche questo filosofo scriveva oscuro. Io sono d’accordo con Karl Popper  su questo e su molti altri argomenti. Dopo una sua conferenza a Roma nel Maggio 1984, chiesero a Popper cosa pensasse di Heidegger. Rispose:

"Era un nazista, cosa che si può perdonare a chiunque, ma non a un filosofo. Dopo la  guerra, interrogato sul suo nazismo, Heidegger disse che Hitler lo aveva deluso. Rifiutò di spiegarsi meglio.  Concludo che Hitler  lo deluse solo perchè aveva perso la guerra. Io non parlo di Heidegger.”

Da anni ormai abbiamo capito che la filosofia non può essere fatta solo di proposizioni che sembrino avere forse un vago senso comune. Oltre mezzo secolo fa Bertrand Russell argomentò (My Philosphical Development, 1959) che per fare filosofia occorre studiare: fisica teorica e sperimentale, fisiologia della percezione, linguistica e logica matematica. Quest’ultima disciplina ha le basi nella logica di Aristotele, poi costruita in modo imponente dai logici medioevali e da quelli moderni. La logica di Boole ha trovato applicazione efficace e universale nella teoria della commutazione, alla base del progetto dei computer. Non ha senso discutere con chi parli ancora di logica dialettica [tesi, antitesi e sintesi] e neghi o ignori il principio di non contraddizione. Questo si applica a proposizioni che possano essere solo vere o false – tertium non datur [1]: “E’ falsa la proposizione che affermi simultaneamente  e nello stesso senso la verità di una proposizione  e del suo inverso.” I pensatori che non lo accettano o non lo capiscono non possono essere presi sul serio. Non ha senso invocare la libertà di opinione. Non neghiamo ai filosofi il diritto di discutere fra loro. Se, però, sono divorziati dalla realtà e non sono aggiornati, abbiamo ragione a non ascoltarli.

Fra loro esiste spesso una omertà furbesca. La evidenziò nel 1996 il fisico Alan Sokal, in un lavoro [Transgressing the Boundaries, Towards a Transformative Hermeneutics of Quantum Gravity] in cui asseriva (in malafede) che la realtà fisica è una costruzione mentale condizionata da fattori sociali: "un dogma imposto dall'egemonia post-illuministica delle visioni intellettuali occidentali". Non parlava delle teorie sulla realtà fisica, ma della realtà stessa. La rivista "Social Text" della Duke University lo prese sul serio e lo pubblicò senza commento. Non evocò critiche da altri accademici. Quei sedicenti intellettuali dimostrarono di non capire se le idee loro, o di altri, abbiano alcun senso o legame coi fatti. Ecco alcune citazioni dal testo di Sokal:

"Le speculazioni psicoanalitiche di Lacan sono confermate da recenti sviluppi della teoria quantistica dei campi." "L'assioma dell'uguaglianza nella teoria matematica degli insiemi è analogo al concetto omonimo affermato dal movimento femminista". "La scienza "postmoderna" ha abolito il concetto di realtà oggettiva".

Qualunque studente di matematica o fisica avrebbe capito subito che il testo era folle e inconsistente. Poi Sokal raccontò la storia in altro articolo sulla rivista Linguafranca denunciando l’assenza di rigore intellettuale di quegli universitari.

Metto, dunque, Sokal insieme a Pareto e Popper nella schiera dei benemeriti che ci difendono dagli impostori. Sono tanti - combattiamoli.

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[1] Esistono  anche logiche in cui si definiscono non solo 3, ma infiniti valori diversi da “vero” e “falso”, come la logica fuzzy (“sfocata” - che ammette ogni valore corrispondente a un numero decimale compreso fra 0 (falso) e 1 (vero). Trova applicazione nella teoria delle decisioni e dei rischi.

Io pubblicai nel1959  un lavoro sulla logica a 3 valori [“A 3-valued system of logic and its application to base 3 digital circuits”]. Quel “tertium” che davo aveva applicazione nei circuiti di computer – non  significato filosofico

Ancora sull'IO-Universo: Chi cammina su scogli affioranti dal mare visto da lontano puo' sembrare che poggi sul terreno: cosi fa la scienza

Perche gli oggetti, la materia, le particelle e l'intero universo siano misurabili e quindi compatibili con la fisica e la scienza in generale non serve affatto che abbiano consistenza logica le affermazioni di esistenza, basta solo che siano verificate puntualmente le condizioni necessarie richieste dalla fisica.
L'universo cosi' appare come un grande formaggio coi buchi dove i buchi sono molto di piu del formaggio.
Cosi la scienza rappresenta l'universo non come è ma come deve essere per essere compatibile con il suo sistema logico salvo scoprire cose date per scontate non lo sono.
Cosi è stato per la teoria della relativita, per la teoria dei quanti.
Gli esperimenti con risultati contraddittori come quello doppia fenditura o il recente caso di particelle che si muovono nel continuo quadrimensionale a velocita più alta della luce potrebbero far parte dei casi in cui i buchi del formaggio non erano insignificanti.

Il mondo non è fatto come un Lego.

Piero Ponti Sgargi : "Sin dall'infanzia, ci insegnano a scomporre i problemi, a frammentare il mondo. In apparenza, questo procedimento rende più gestibili compiti e argomenti complessi: ma per questo paghiamo implicitamente un prezzo enorme. Non siamo più in grado di vedere le conseguenze delle nostre azioni; perdiamo la sensazione di essere legati a un insieme più grande. Quando ci sforziamo di "vedere l'insieme", cerchiamo di ricomporre i frammenti nella nostra mente, di elencare e sistemare tutti i pezzi. Ma questo è un compito vano, è come tentare di vedere una vera immagine cercando di rimettere insieme i frammenti di uno specchio rotto. E così, dopo un po', rinunciamo del tutto a vedere l'intero.
Solo quando rinunciamo a questa illusione possiamo creare "le organizzazioni che apprendono", e quindi organizzazioni nelle quali le persone aumentano continuamente la loro capacità di raggiungere i veri risultati cui mirano; nelle quali si stimolano nuovi modi di pensare orientati alla crescita; nelle quali si lascia libero sfogo alle aspirazioni collettive, e nelle quali, infine, le persone continuano ad imparare come si apprende insieme.
(cfr. P.Senge, 2006)" ( postato su linkedin da Pieto Ponti Sgarbi che ringrazio )
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ob1kenobi: "L'uomo non era soddisfatto dell'universo come era perche non era facilmente manipolabile. Allora ha cominciato a isolarne arbitrariamente delle parti chiamandoli oggetti o corpi e pretendendo che avessero dei comportamenti compatibili forzando la realta !! E' incredibile che non ci si renda conto come sia fuorviante e come le ricerche sul chaos abbiano evidenziato che il mondo non è fatto come un Lego."