Un Secolo di Meccanica Quantistica Lezione 1: Onde o particelle?
Abstract:
La Fisica Classica, grande dominatrice del pensiero scientifico del XIX secolo, è in grado
di distinguere e classificare i fenomeni mediante due importanti categorie: ci sono da un
lato i fenomeni “corpuscolari”, che descrivono il moto di punti materiali attraverso la
Meccanica di Laplace, dall’altro i fenomeni “ondulatori”, che descrivono attraverso la
Teoria di Maxwell le proprietà dei campi elettromagnetici e della luce.
Dopo un’introduzione storica che ha lo scopo di mettere in luce le novità, sia sperimentali
che teoriche, che hanno portato ad abbandonare la Fisica Classica ed introdurre una
Anatra o nuova Fisica, affronteremo il problema di stabilire se il mondo microscopico è composto
Coniglio? da onde o da particelle.
Vedremo come la risposta a questa questione, così come si viene delineando nel primo
quarto del XX secolo, risulti sorprendente e introduca un primo problema concettuale che sta alla base della Meccanica
Quantistica:
il dualismo onda-particella. Letture consigliate:
F. Selleri, Fondamenti della Fisica Moderna, pp. 9- 22: un tentativo di bilancio della fisica contemporanea.
G.C. Ghirardi: Un’occhiata alle carte di Dio, pp. 1-22: introduzione, in parte storica, ai concetti della M.Q. a livello divulgativo ma
accurato.
Approfondimenti
F. Hund, Storia della Teoria dei Quanti, pp.136-141: una introduzione al dualismo onda/particella con qualche formula matematica.
J. Bernstein e S.S. Shaik, The wave particel duality, pp.1-2: articolo divulgativo sull’uso di metafore in fisica.
The Dual Nature as reflected in the Nobel Archive: note storiche su vincitori di Premi Nobel in Fisica.
L’esperimento più bello del mondo
Un Secolo di Meccanica Quantistica Lezione 2: La logica quantistica
Abstract:
Inizieremo a esplorare un altro aspetto concettuale fondamentale della Meccanica Quantistica: la
struttura logica che governa il mondo quantistico, in cui una semplice domanda del tipo “l’elettrone
passa a destra o a sinistra dell’ostacolo?” può non ammettere una risposta definita.
Vedremo che non è possibile porsi domande sul mondo microscopico che abbiano risposte certe
(sì/no), poichè gli esiti di un esperimento possono essere interpretati solo in termini probabilistici.
Esamineremo poi perchè l’incertezza in Meccanica Quantistica è di tipo ontologica e non epistemica
come invece avviene in Fisica Classica, analizzando in che modo la probabilità quantistica differisce da
quella che viene normalmente utilizzata quando non è possibile predire con certezza un evento (ad
esempio l’esito del lancio di un dado, l’estrazione di un numero della lotteria).
Letture consigliate:
F. Guerra, Dal gioco d’azzardo alla meccanica quantistica: introduzione a concetti di tipo
probabilistico.
G. C. Ghirardi: Un’occhiata alle carte di Dio, pp. 39-45 e 71-82: introduzione agli esperimenti (reali o
concettuali) rilevanti.
Approfondimenti:
M. C. Galavotti: Meccanica Quantistica e probabilità: considerazioni epistemologiche.
Video Dr. Quantum sull’esperimento della doppia fenditura
Un Secolo di Meccanica Quantistica Lezione 3: Il principio di indeterminazione
Abstract:
Dopo avere visto come la rappresentazione di un oggetto in Meccanica Quantistica sia diversa da quella classica, affronteremo il
problema di definire cosa è una osservabile e quale è il risultato di un esperimento con il quale la si vuole misurare.
Vedremo che ci sono coppie di quantità osservabili per le quali non è possibile ideare esperimenti che ci permettono di misurarle
simultaneamente con una precisione arbitraria, ovvero che vale il Principio di Indeterminazione di Heisenberg.
Letture consigliate:
G. C. Ghirardi: Un’occhiata alle carte di Dio, pp. 59-69: introduzione al principio di indeterminazione di Heisenberg.
Un Secolo di Meccanica Quantistica Lezione 4: Una grande risorsa Abstract:
A seconda di quanto tempo ci sarà rimasto dopo avere discusso gli argomenti
delle Lezioni 1-2-3, analizzeremo alcuni aspetti interpretativi della Meccanica
Quantistica che più hanno fatto discutere sia i fisici che gli epistemologi e che
ancora sono considerati problematici.
Dio gioca a dadi? Tra queste, esamineremo la nozione di “entanglement” (“intrecciamento”) tra gli
stati. Vedremo alcune semplici applicazioni (computer quantistici, teletrasporto, …)
in cui questa proprietà non viene vista come un problema, ma come una immensa
risorsa che un mondo classico non può possedere.
Letture consigliate:
saranno suggerite durante le lezioni.
