NON SEPARABILITA’
QUANTISTICA E
LOCALIZZAZIONE DEL
SUONO
CESENA, 22 SETTEMBRE 2009
DIRAC: STATO
Uno stato fisico è l’attribuzione di un
valore numerico a un insieme di variabili
fisiche che caratterizzano un sistema tali
che possono essere determinate senza
mutua interferenza.
The principles of quantum
mechanics,19473, p. 12.
DIRAC: SOVRAPPOSIZIONE
Il principio di sovrapposizione afferma che
un qualsiasi stato fisico può essere
interpretato come se il sistema fosse
contemporaneamente in due stati diversi e
questo capita in un’infinità di modi diversi.
Viceversa ogni coppia di stati di un
sistema può essere combinata in modo da
dare origine a uno stato diverso dello
stesso sistema. (ivi, p. 12)
MIA AGGIUNTA 1
Questo di per sé non sarebbe tanto
strano. Ad esempio una particella che
viaggia a 5 m/s in una certa direzione può
essere pensata come una particella che
viaggia a 4 m/s + 3 m/s, nelle opportune
direzioni.
MIA AGGIUNTA 2
Viceversa una particella che viaggia a 3
m/s in una direzione e a 4 m/s nella
direzione perpendicolare, viaggerà a 5 m/s
nella direzione bisettrice dell’angolo
formato dalle due precedenti.
PRINCIPIO DI
INDETERMINAZIONE
Dirac subito dopo afferma che il principio
di sovrapposizione non può essere
interpretato in modo classico. Questo
perché in meccanica quantistica esso è
associato al principio di indeterminazione,
che in un certo senso è portatore di
un’stanza atomistica. Nello spazio delle
fasi, infatti, esso afferma che lo stato della
particella non può essere determinato più
di tanto.
LO SPAZIO DELLE FASI
In pratica, come si vede dalla figura, se lo
stato di una particella è definito dalla sua
velocità e dalla sua posizione, tale stato si
trova dentro un’area rettangolare ΔpΔq
che non può essere compressa.
q
ΔpΔq=cost
p
NON SEPARABILITA’
Il principio di sovrapposizione unito a
quello di indeterminazione fa sì che una
particella quantistica possa trovarsi
simultaneamente in due luoghi diversi,
esattamente come un’onda. Ma essa non è
un’onda, perché quando si va a misurare
la sua posizione essa si trova in uno dei
due luoghi separati.
DISUGUAGLIANZA DI BELL
L’esempio più eclatante di questo
fenomeno è la violazione sperimentale
della disuguaglianza di Bell, che sancisce
l’impossibilità di ricondurre a un modello
locale la correlazione a distanza fra coppie
di particelle che hanno interagito nel
passato.
ANCORA DIRAC 1
The main object of physical science is not
the provision of pictures, but is the
formulation of laws governing phenomena
and the application of these laws to the
discovery of new phenomena. If a picture
exists, so much the better; but whether a
picture exists or not is a matter of only
secondary importance. In the case of
atomic phenomena no picture can be
expected to exist in the usual sense of the
word ‘picture’,
ANCORA DIRAC 2
by which is meant a model functioning
essentially on classical lines. One may,
however, extends the meaning of the word
‘picture’, to include any way of looking
at the fundamental laws which make
their self-consistency obvious. With
this extension one may gradually acquire
a picture of atomic phenomena by
becoming familiar with the laws of the
quantum theory. (ivi, p. 10)
PLATONISMO E AGNOSTICISMO
Ancora oggi questo atteggiamento
sostanzialmente platonico, che identifica la
possibilità fisica con la possibilità logica, è
molto seguito fra i fisici e i filosofi. Quegli
autori che non sono platonici spesso
esprimono posizioni radicalmente
empiriste, secondo le quali solo ciò che è
osservabile sarebbe sicuramente reale. In
questa prospettiva nulla possiamo dire
sulla realtà o meno dello stato
sovrapposto.
REALISMO NATURALIZZATO
Condizione necessaria affinché un’entità
non osservabile sia reale è che esista una
spiegazione naturalistica del perché noi
non la percepiamo oppure la percepiamo
in modo completamente diverso da come
la teoria fisica la raffigura.
In pratica le scienze naturali stesse
definiscono l’ambito della possibilità fisica.
DECOERENZA
Oggi la maggior parte degli studiosi è
convinta che la teoria della decoerenza sia
portatrice di una spiegazione naturalistica
del fatto che, benché il mondo sia
costituito di stati sovrapposti, noi lo
percepiamo in stati singoli. Questo
dipenderebbe, secondo Zurek, dalla
grossolanità dei nostri apparati sensoriali e
strumenti di misura, che colgono solo
aspetti singoli, decoerenti, di un mondo
coerente, sovrapposto.
CONFERMA DI PREVISIONI
INASPETTATE
Un principio importante per accettare o
meno una teoria fisica, soprattutto se è
basata su ipotesi altamente speculative, è
la sua capacità di previsioni inaspettate
empiricamente confermate CPI.
Fino a ora la decoerenza non ha prodotto
tali CPI. Per cui sembra essere un’ipotesi
ad hoc.
Quindi la sovrapposizione degli stati
sembra non rispettare la condizione
necessaria per il realismo naturalizzato.
REALISMO NATURALIZZATO
DEBOLE
Se un’entità non osservabile ha una
struttura analoga a quella di qualche
entità della nostra esperienza, allora
aumenta la probabilità che essa sia reale.
In pratica possiamo provare a rinunciare
alla condizione necessaria del realismo
naturalizzato enunciata in precedenza e
proporre un’istanza che però aumenta la
probabilità di realtà.
LA STRUTTURA
DELL’ESPERIENZA
Con entità singola intendo qualcosa che abbia
potere causale unitario, cioè a fa parte di B se e
solo se la capacità causale di B-a cambia a
seconda che a sia presente o meno.
Ad esempio un ensemble di particelle non è
un’entità singola, mentre lo è un corpo rigido.
Principio di continuità della sostanza, o PCS.
Una singola entità nello spazio non possiede
discontinuità.
PCS vale nell’ambito della nostra esperienza.
VIOLAZIONE DEL PCS
E’ chiaro che la meccanica quantistica viola il
PCS. Si pensi ad esempio all’orbitale molecolare
2s dell’atomo di idrogeno, che ha più o meno
questa forma: solo nella parte nera è possibile
trovare l’elettrone.
ESPERIMENTI SULLA
LOCALIZZAZIONE DEL SUONO
Nella letteratura psicologica
contemporanea si discute ampiamente
sulla localizzazione del suono. Con
esperimenti molto raffinati si confronta la
capacità del singolo di individuare la
distanza e la direzione di una fonte sonora
rispetto alla realtà dello stimolo.
MAPPE DI LOCALIZZAZIONE
DEL SUONO
LA VOLUMINOSITA’ DEL SUONO
Carl Stumpf nella Tonpsychologie, (1890,
II, pp. 52ss.) nota che le sensazioni
sonore hanno, oltre che un timbro,
un’altezza e un’intensità, una loro
voluminosità, cioè un riferimento
intrinseco allo spazio. Questa
caratteristica, a mia conoscenza, non è
stata recentemente sottoposta a indagine
sperimentale.
VIOLAZIONE DI PCS NELLA PERCEZIONE
DELLA VOLUMINOSITA’ SUONO
Sembra che questa voluminosità possa violare il
principio di continuità della sostanza. Infatti, ad
esempio, la percezione di un treno lontano che
viaggia di fronte al soggetto risulta in certe
condizioni in parte come un movimento da destra
a sinistra e in parte da sinistra a destra.
Questo si traduce nel fatto che per il soggetto, in
un certo senso, il suono del treno è
simultaneamente in due luoghi diversi e
discontinui fra loro.
Noi sappiamo che questa è un’illusione, ma qui ci
interessa il fatto che sia un oggetto possibile
dell’esperienza.
AUMENTA LA REALTA’ DELLA
NON SEPARABILITA’
Se questo fosse vero e applicassimo il
realismo naturalizzato nella sua forma
debole, allora avremmo come
conseguenza che la probabilità che la non
separabilità quantistica sia reale
aumenterebbe.
Non stiamo mettendo in discussione la
realtà delle correlazioni di Bell
sperimentalmente osservate, ma solo la
loro interpretazione realistica in termini di
non separabilità.
I SUONI UDITI NON SONO
NELLO SPAZIO FISICO
Stumpf parlava di una spazialità intrinseca del
suono, che però non va confusa con la sua
collocazione nello spazio fisico tridimensionale.
W.A. Yost nel Blackwell handbook of perception,
nel capitolo Auditory localization and scene
perception, p. 440, afferma esplicitamente che i
suoni di per sé non hanno una collocazione
spaziale, che noi, invece attribuiamo loro sulla
base della distanza interaurale e di altri
perceptual cues.
CONCLUSIONI 1
In conclusione, la discontinuità nella
localizzazione dei suoni non va confusa con una
discontinuità della voluminosità del suono, ma è
una discontinuità che deriva dal nostro tentativo
percettivo di collocare il suono nello spazio fisico,
che riesce solo in parte, perché abbiamo
informazioni insufficienti. In meccanica
quantistica sarebbe un po’ come se la
sovrapposizione più che una peculiarità reale
degli oggetti fosse dovuta solo alla nostra
ignoranza.
CONCLUSIONI 2
Dunque non sembra che dall’ambito della
percezione del suono, per il tramite del
realismo naturalizzato debole, derivi una
parziale giustificazione della realtà della
non separabilità quantistica. Mi associo
dunque a quei fisici e filosofi che ritengono
reali solo i dati sperimentali della
violazione della disuguaglianza di Bell e
non la loro interpretazione realistica in
termini di non separabilità.
