Co-creatori (molto lontano e tanto tempo fa)

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Co-creatori (molto lontano e tanto tempo fa)

Qui di seguito trovate la traduzione dell'articolo Co-creators – far away and long ago pubblicato il 4 dicembre 2009 da Lynne Mc Taggart, la nota giornalista autrice dei libri Il campo di punto zero e La scienza dell'intenzione. Un articolo interessante anche se l'autrice incentra l'analisi di alcuni fenomeni di natura quantistica sulla base dell'interpretazione ortodossa della fisica quantistica stessa (l'interpretazione probabilistica della sovrapposizione di stati) senza fare cenno alle possibili altre interpretazioni.

Occorre precisare però che il valore della seguente dissertazione dipende ben poco, a mio avviso, dal modello scelto per interpretare i fenomeni quantistici.

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Molte persone di questi tempi utilizzano il termine ‘effetto osservatore’ senza realmente sapere cosa esso sia o quali ne siano le profonde implicazioni.

Probabilmente la persona più indicata per esaminare tale questione era un fisico statunitense chiamato John Archibald Wheeler.

Wheeler, un pupillo del fisico danese Niels Bohr, era affascianto da quella che divenne poi nota come Interpretazione di Copenhagen, dal nome del posto in cui Bohr, ed il suo brillante pupillo, il fisico tedesco Werner Heisenberg, postulò il probabile significato delle loro straordinarie scoperte matematiche.

Bohr ed Heisenberg si resero conto che gli atomi non sono piccoli sistemi solari fatti di palline, ma qualcosa di molto più caotico: una minuscola nuvola di probabilità.

Come hanno scoperto inizialmente i fondatori della teoria quantistica nella prima parte del ventesimo secolo, le particelle subatomiche come gli elettroni o i fotoni non sono di per sè niente di ben preciso.

Ogni particella subatomica non è una cosa solida e stabile, ma piuttosto esiste in molti stati contemporaneamente, in uno stato di pura potenzialità — ciò che è descritto dai fisici come una ‘sovrapposizione’, o somma, di tutte le probabilità [sovrapposizione di differenti stati - N.d.T.].

Gli scienziati riconoscono semplicemente che un elettrone ‘probabilmente’ esista quando essi lo fissano facendo una misura, momento nel quale questa sovrapposizione di molti stati collassa e l'elettrone si ritrova in uno stato singolo.

Il fatto che ciò succeda solo quando la particella viene misurata od osservata suggerisce una possibilità che appare sbalorditiva a molti scienziati: che il ruolo dello scienziato stesso — o nella vita comune, il ruolo della coscienza vivente — in qualche modo influenzi i più piccoli elementi della vita, facendo diventare realtà qualcosa che prima era solo una possibilità.

Un nuovo esperimento con la doppia fenditura

Wheeler voleva verificare questa possibilità con una variante del famoso esperimento di fisica quantistica della doppia fenditura [vedi anche il video qui sopra], che a sua volta è una variante di un esperimento con la luce realizzato per primo da Thomas Young, un fisico britannico del diciannovesimo secolo.

Nell'esperimento di Young, un fascio di luce viene fatto passare attraverso una fenditura in uno schermo di cartone, quindi passa attraverso un secondo schermo con due fenditure e finalmente arriva ad un terzo schermo bianco.

Nell'esperimento di Young la luce che passa attraverso le due fenditure genera uno schema zebrato di strisce alternate chiare e scure sullo schermo bianco finale. Se la luce fosse composta semplicemente da un insieme di particelle, due delle bande più luminose apparirebbero direttamente di fronte alle due fenditure del secondo schermo – come uno schema di particelle individuali [con riferimento alla figura precedente, se fossero solo minuscole "palline" ad essere lanciate contro le fenditure, sostanzialmente tutte quelle che riescono a passare attraverso le fessure sbattendo contro l'ultimo schermo si dovrebbero raggruppare in due fasce poste sulla linea che collega la sorgente ad S1 e lungo la linea che collega la sorgente ad S2 - N.d.T.].

Invece la parte più illuminata dello schema è a metà strada tra le due fenditure, ed è causata dalla sovrapposizione di quelle onde che interferiscono costruttivamente fra di loro. Analizzando questo schema Young fu il primo a rendersi conto che la luce che si irradia dalle due fenditure si diffonde come fanno delle onde che poi si sovrappongono .

Una variante moderna dell'esperimento consiste nello spedire attraverso la doppia fenditura dei singoli fotoni utilizzando uno strumento detto interferometro. Anche questi fotoni lanciati singolarmente producono uno schema zebrato sullo schermo, dimostrando che anche i singoli quanti di luce viaggiano come se fossero delle onde sfumate con una larga sfera d'influenza.

I fisici del ventesimo secolo progredirono effettuando l'esperimento di Young con altre particelle quantistiche singole, e considerano questa una prova decisiva del fatto che la fisica quantistica manifesti delle proprietà sconcertanti: le entità quantistiche si comportano come delle onde che passano contemporaneamente attraverso le due fenditure.

Dal momento che sono necessarie almeno due onde per creare un tale schema di interferenza, ciò che implica questo esperimento è che il fotone è in qualche misteriosa maniera capace di attraversare entrambe le fenditure contemporaneamente ed interferire con se stesso quando si ricompone. Tuttavia c'è un inghippo in questo esperimento: quando l'apparato sperimentale è dotato di un rilevatore di particelle per determinare attraverso quale fenditura sia passato il fotone, il risultato dell'esperimento cambia. Invece di comportarsi come onde, i fotoni si comportano come se fossero particelle che attraversano di volta in volta solo una delle due fenditure.

[Ciò che succede in tal caso è che il fotone] piuttosto che creare uno schema di interferenza, crea sullo schermo uno schema da particelle singole.

Così quando il rilevatore di particelle è acceso, il fotone si comporta come una particella solida invece che come un'onda sfumata: esso è stato posto in essere. A questo punto esso collassa in una singola entità, passa attraverso solo una delle due fenditure e ti permette di descrivere il suo percorso.

Esperimento della scelta ritardata
Nel 1978, quando Wheeler stava meditando sul significato di questo esperimento — che sembrava porre l'enfasi sul fatto che i fotoni fossero rilevati o meno — si chiese se la tempistica fosse importante – se importasse a quale punto il fotone viene osservato o misurato.

Egli ha escogitato un famoso esperimento concettuale detto l'esperimento della scelta ritardata, nel quale un rilevatore di particelle viene posto più in avanti [lungo il tragitto della particella] in maniera tale che il percorso del fotone viene scoperto solo diverso tempo dopo che esso ha sorpassato le fenditure.

Pensate ad un fotone che ha già oltrepassato le fenditure e che sta per arrivare allo schermo. Ci sono tre possibiili strade per esso: la fenditura sinistra, la fenditura destra o entrambe le fenditure contemporaneamente, e a questo punto noi non sappiamo ancora quale strada esso ha preso.

Wheeler immaginò che l'apparato [sperimentale] includesse uno schermo rilevatore dotato di notevole mobilità, che potesse essere rimosso a tale punto [del percorso] oppure lasciato al suo posto. Se lo schermo viene rimosso, possono allora operare due rivelatori ottici [posti dietro lo schermo] ognuno designato a rilevare il passaggio da una delle fenditure. Se lo schermo [mobile] viene rimosso i rilevatori ottici possono registrare un piccolo lampo di luce mentre il fotone passa attraverso le fenditure e scoprire così se il suo percorso ha attraversato l'una o l'altra fenditura.

In questo esperimento, l'osservatore ha ‘ritardato la sua scelta’ se vuole osservare il percorso del fotone (per mezzo dei rilevatori ottici) oppure no, fino a dopo che il fotone abbia presumibilmente fatto preso la sua decisione di passare attraveso una fenditura, l'altra, o tutte e due.

Secondo l'ingegnosa matematica di Wheeler, il percorso dei fotoni dipende interamente dal fatto che essi sono osservati oppure no.

Sorprendentemente, se rimuoviamo lo schermo ed i rivelatori ottici registrano il percorso dei fotoni – anche dopo che il fotone ha oltrepassato la doppia fenditura – abbiamo uno schema di distribuzione consistente con quello che si ottiene nel caso di particelle che possono passare solo atraverso una o l'altra delle due fenditure, ma non da entrambe.

Se lo schermo è al suo posto, i fotoni rimangono in uno stato di sovrapposizione ed attraversano entrambe le fenditure [o meglio è come se le onde associate ai due possibili stati del fotone passassero attraverso entrambe le fenditure interferendo poi tra di loro - N.d.T.].

Osservazione – indietro nel tempo?

L'aspetto notevole di questo esperimento ovviamente è che la tempistica non è rilevante: anche dopo che l'evento si è manifestato ed il fotone è passatto attraverso una fendiura o tutte e due, la presenza o l'assenza dello schermo — cioè la presenza o l'assenza dell'osservazione — determina il suo risultato finale.

La conseguenza di ciò è che l'osservazione, anche dopo il verificarsi dell'evento, determina il risultato finale [dell'esperimento].

L'osservatore controlla interamente lo stato che assume ciò che viene osservato, e ciò può avvenire da ogni punto sulla linea del tempo [a partire da ogni momento].

Nelle parole del pupillo di Wheeler, il famoso fisico Richard Feynman, il ruolo dell'osservatore nella fisica quantistica era il ‘mistero che non può andare via’.

Tuttavia l'idea di Wheeler rimase un'intrigante questione matematica fino al 2007, quando Jean-François Roch ed i suoi colleghi della Ecole Normale Supérieure di Cachan in Francia hanno trovato una maniera di realizzare l'esperimento che Wheeler aveva immaginato trent'anni fa .

Nei suoi costituenti più elementari, la materia fisica non solo non è niente di perfettamente definito, ma rimane qualcosa di indeterminato in cui è coinvolta la coscienza. Nel momento in cui noi osserviamo un elettrone o facciamo una misura, sembra che aiutiamo a determinare il suo stato finale. La relazione più fondamentale di tutte potrebbe essere quella della materia e della coscienza che l'osserva.

Tuttavia ciò che più lascia a bocca aperta delle scoperte di Wheeler e della prova di Roch e dei suoi colleghi sono le implicazioni sull'irrilevanza del tempo.

Come ha notato una volta nel 2006, due anni prima di morire: “Siamo partecipi di un processo che pone in essere non solo quello che è vicino nel tempo e nello spazio, ma anche ciò che è lontano e che è successo tanto tempo fa.” Nella sua fertile immaginazione egli ha persino immaginato l'intero universo come un'onda gigantesca che ha bisogno di essere osservata affinchè sia posta in essere.

In questo caso, forse l'osservatore risulterà essere Dio.

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Per meglio spiegare la questione dell'esperimento a scelta ritardata riporto qui di seguito un estratto del paragrafo I paradossi della meccanica quantistica tratto dall'interessante libro I segreti dell'universo (che tratta tematiche molto simili a quelle del presente articolo)

L'esperimento 'a scelta ritardata' di Wheeler.

Immaginiamo un fotone che passa attraverso i due fori, come un'onda, e fa interferenza con se stesso. Come abbiamo visto, per distruggere la figura di interferenza, è sufficiente osservarlo "subito dopo" che è passato da un foro: in tal caso esso non è più un'onda ma una particella e quindi non può passare anche dall'altro foro. E poiché non può passare dall'altro foro la figura di interferenza scompare.

Perciò noi possiamo "decidere" se osservare il fotone come particella o se permettergli di fare la figura di interferenza come un'onda. Benissimo.

Abbiamo detto che riveliamo il fotone "subito dopo" che è transitato dal primo foro. "Subito dopo" significa che è passato pochissimo tempo dal transito nel foro. Ma per quanto piccolo sia il tempo trascorso, il fotone comunque ha già oltrepassato il foro; inoltre fino a questo momento esso è rimasto un'onda perché non l'abbiamo ancora rivelato. Perciò nel frattempo l'onda ha già imboccato anche l'altro foro e lo ha oltrepassato. E allora come fa il fotone ad essere rivelato "tutto intero" vicino al primo foro? Che fine fa il fronte d'onda che aveva appena oltrepassato il secondo foro? Scompare nel nulla? Sembra proprio di sì, ma com'è possibile?

Per chiarire questo punto, Wheeler propose di fare così: lasciamo che il fotone passi attraverso la maschera, come un'onda, passando da entrambi i fori. A questo punto, dopo che il fronte d'onda ha superato la maschera, inseriamo un rivelatore non lontano dal primo foro, ma neanche tanto vicino (cioè quanto basta per essere sicuri che nel frattempo tutto il fronte d'onda sia già sicuramente transitato dalla maschera). In pratica vogliamo effettuare la scelta di osservare il fotone come particella, però dopo che esso è transitato da entrambi i fori come un'onda. Infatti l'esperimento è chiamato "a scelta ritardata".

L'esperimento è stato realmente effettuato da alcuni scienziati dell'Università del Maryland. Ebbene, inserendo il rivelatore dopo che l'onda è transitata dalla maschera, esso individua il fotone come particella e perciò la figura di interferenza non si crea. Ma allora che fine fa la parte dell'onda già transitata dal secondo foro?!

Scompare nel nulla, poiché il fotone viene rivelato interamente vicino al primo foro! Eppure, diciamo noi, l'onda era transitata sicuramente anche dal secondo foro: infatti, se non si inserisce il rivelatore (lasciando inalterato tutto il resto), si forma la figura di interferenza (che può formarsi solo se l'onda transita da entrambi i fori). E allora com'è possibile?!

La realtà è che anche stavolta cerchiamo di fornire un'immagine oggettiva di ciò che accade: ma un'immagine oggettiva non è adeguata. Non ha senso dire che "l'onda è già passata", perché solo all'atto della misura possiamo dire che qualcosa è avvenuto: prima della misura il fotone rimane in uno stato indefinito di potenzialità o di non-oggettività (qualcuno preferisce dire perfino di irrealtà). Quando poi inseriamo il rivelatore, allora possiamo dire con certezza che il fotone era passato solo dal primo foro e non dal secondo foro, e infatti non c'è interferenza. Quando invece non inseriamo il rivelatore, e riveliamo dei fotoni sul bersaglio (con figura di interferenza), allora possiamo dire che ciascun fotone ha fatto interferenza come se fosse un'onda transitata da entrambi i fori; ma questo lo possiamo dire solo dopo che il fotone viene rivelato sul bersaglio (in un punto raggiungibile solo da un'onda ma non da una particella), cioè dopo la misura.

La cosa che a noi appare incredibile è che ciò che il fotone ha deciso di fare sulla maschera (passare da un foro solo o entrambi) dipende da una scelta successiva al transito stesso! Infatti il rivelatore viene inserito dopo che il fronte d'onda è transitato dalla maschera. Come dice Wheeler, la "scelta" di far passare il fotone da un solo foro o da entrambi è "ritardata", cioè avviene dopo che il fotone è passato!

Affinché la cosa non risulti incredibile, dobbiamo ammettere che ciò che è successo prima non è definito. Occorre specificare che l'esperimento condotto nell'Università del Maryland non è stato impiegato uno schermo con due fori ma un'apparecchiatura concettualmente equivalente: un fascio laser è stato diviso in due fasci separati, uno dei quali attraversava un rivelatore (che poteva essere "acceso" o "spento"), ed infine i due fasci venivano fatti convergere nel rivelatore finale, dove si poteva verificare l'eventuale interferenza.

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Pubblicato da corrado modello giuditta