Un paradosso per esperti della meccanica quantistica?

Question

Due particelle "entangled" sono tali per cui quando si determinano sperimentalmente le caratteristiche di una, nello stesso istante l'altra assume le proprietà attese indipendentemente dallo spazio che le separa (la cosa è stata verificata). Questo contaddice la teoria di Einstein che nulla può viaggiare a velocità superiore a quella della luce, perché come fa la seconda particella distante magari milioni di anni luce a sapere cos'è successo alla prima nello stesso istante in cui ciò accade?

Questo paradosso dovrebbe stimolare la curiosità verso la straordinaria visione del mondo della meccanica quantistica (come dice Giò), dove, a differenza che nella fisica classica la misurazione (l'osservazione) ha un effetto determinante sulla realtà. Nel quotidiano possiamo ritenere che un oggetto sia sempre lo stesso che lo osserviamo o no, nella meccanica quantistica no.
Il paradosso specifico poi introduce il principio della unità del tutto. E' un principio che ha una grande risonanza filosofica e mistica, come sottolineato da molte vostre risposte.
A commento della soluzione presentata da Wilkipedia osservo che se è vero che le due teorie sono intrensicamente coerenti, purtroppo non lo sono tra loro e avere due descrizioni così contrastanti della realtà, entrambe valide, è la molla che spinge a cercare una teoria unica, visto che in fondo tutto il mondo che ci sta attorno è costituito da particelle quantistiche. In quest'ottica, a oggi, il paradosso non è risolto.

Per New: l'esempio delle due palline va bene per la maccanica classica, ma non per quella quantistica. In questo caso il concetto di probabilità, prima di effettuare il controllo, non significa che uno dei due fotoni ha spin positivo o negativo (ovvero che la pallina è bianca o nera), ma che ha spin positivo e contemporaneamente negativo (cioè che la pallina è sia tutta bianca che tutta nera). Entrambe le possibilità sono presenti quantisticamente nella stessa particella, anche se contrastanti (come è vero che la particella è anche onda, finché non faccio un'esperimento per determinarla come particella o come onda).
Ora il problema è: se io misuro una delle 2 particelle entangled e determino che ha spin positivo in che modo la seconda particella è riuscita a sapere all'istante che ho misurato lo spin della prima e quindi a determinarsi anch'essa con spin opposto alla prima?

Answer 1

Ah! il buon paradosso di Einstein - Podolsky - Rosen!
(in tre ci si sono messi per idearlo...) Vorrei poterti dare una spegazione soddisfacente e "fatta in casa", ma guardando qua e la` ho trovato su wikipedia una soddisfazione stranamente esauriente...
Il paradosso EPR rappresenta in realtà un effetto fisico, la cui interpretazione ha degli aspetti paradossali nel senso seguente. Se in un sistema quantistico ipotizziamo vere alcune deboli e generali condizioni che devono essere ragionevolmente vere per qualunque teoria che descriva la realtà fisica senza contraddire la relatività (ad esse ci si riferisce come "realismo", "località" e "completezza"), allora giungiamo ad una contraddizione. Tuttavia è da notare che di per sé la meccanica quantistica non è intrinsecamente contraddittoria, né risulta contraddire la relatività.

Ulteriori sviluppi teorici e sperimentali seguiti all'originale articolo di EPR hanno portato una gran parte dei fisici a considerare il paradosso EPR come un illustre esempio di quanto la meccanica quantistica faccia a pugni con l'intuizione classica, quell'intuizione che deriva da esperienze pratiche quotidiane che si fanno a livello macroscopico, e non come un elemento cruciale che dimostri che la meccanica quantistica sia intrinsecamente incompleta (per quanto la questione non sia assolutamente chiusa).

Benché originariamente proposto come esperimento pensato per mettere in luce l'incompletezza della meccanica quatistica, i risultati sperimentali attuali dimostrano effettivamente gli effetti non-locali, andando in direzione opposta alle intenzioni originali dei tre scienziati.

Comunque, se il tuo intento era quello di far conoscere le meraviglie inaspettate che offre una teoria affascinante come la meccanica quantistica, allora, complimenti!!

Answer 2

Prendiamo ad esempio un fotone e lo dividiamo in due fotoni entangled: questo significa che uno dei due fotoni avrà spin sù e l'altro spin giù. A priori non sapiamo quale dei due abbia spin sù, ma se facciamo una misura e scopriamo che il fotone che stiamo ossevando ha spin sù automaticamente sappiamo che l'altro avrà spin giù. Da punto di vista della meccanica quantistica il fotone che non abbiamo osservato prima dell'osservazione si presentava come una miscela di stati e l'atto della misura l'ha costretto a cadere istantaneamente su uno stato. Ma questo non significa che esista un'interazione a velocità infinita tra i due, il problema è semplicemente conoscitivo e di descrizione del sistema. Non "obbigo" nella realtà il secondo fotone a cadere sullo stato che decido io, mi limito a conoscerne lo stato andando per esclusione misurando lo spin del primo.
Detto anche all'amatriciana: ho un sacchetto con due palline, una bianca e una nera, le tiro fuori senza fartele vedere e ne tengo una in una mano e una nell'altra. Apro la mano destra e trovo la pallina bianca: di che colore è la pallina nella mano sinistra? E' nera, senza alcuna interazione a velocità infinita, mi limito ad andare per esclusione.
Il paradosso ci dice semplicemente che bisogna porre molta molta attenzione al significato fisico che bisogna dare ad alcuni assiomi della meccanica quantistica. Significato che spesse volte è molto meno esotico o assurdo di quanto si possa credere.

Answer 3

Allora...premetto che ancora mi devo laureare, perciò questi concetti nn sono del tutto miei. Però due particelle "entalged" sono generate dalla stessa particella e quello che dici tu è vero perchè anche se a distanza di anni luce, le due particelle sono sempre LA PARTICELLA CHE LE HA GENERATE.

qui sotto è più kiaro

http://hanuman09.wordpress.com/2006/08/30/il-principio-di-non-localita/

Answer 4

effettivamente grazie a questo "scherzetto" sono riusciti a "teletrasportare" fotoni da un posto ad un altro...
si è violato il principio di località insomma...
Boh?!? non è il mio campo...

Answer 5

Perchè la realtà non é spiegabile solo in termini empirici.Finchè si tratta di dimensioni del nostro campo sensoriale funziona tutto bene , la gravità, le velocita di suono,luce ecc.;ma più si va verso l'infinitamente piccolo o grande più le regole vaccillano e si devono trovare ipotesi per spiegare conti che non tornano: la massa dell'universo,l'indeterminabilità delle particelle sub atomiche... ipotesi che trovano eventualmente conferma in successivi esperimenti, osservazioni. Ma c'é qualcosa che continua a sfuggire,una cosa che forse non sfuggiva al mistico recluso in una caverna himalayana 2 o 3000 anni fa: che TUTTO E' UNO.Così come un atomo all'interno del mio corpo é ben parte di me,io sono parte del mondo, il mondo del'universo:tutto che funziona con una stessa energia, una stessa immanente legge; é la mia autocoscienza che crea la separazione fra me l'atomo il mondo e l'universo; separandomi posso osservare, osservando ne comprendo il funzionamento e posso quindi influire sulla realtà, a differenza degli altri esseri viventi della Terra...nel percorso mi dimentico che tutto, me compreso, é interconnesso a Tutto.Oppure, bandendo ogni misticismo, diciamo che per quanto i nostri scienziati abbiano fatto grandissimi passi avanti negli ultimi secoli e soprattutto l'ultimo, grazie alla tecnologia, rimangono ancora molte cose da capire o forse solo una o due... ma di grande importanza. Hai letto la Danza dei maestri Wu-Li, di Gary Zuckav ? Se no, fallo, é un libro per chi fa una domanda del genere.

Answer 6

Esistono varie teorie.

Una di queste dice che le due particelle non hanno bisogno di inviarsi nessun messaggio sullo stato reciproco perchè sono connesse al di fuori della struttura spazio-temporale (come fossero un'unica particella).

Answer 7

potrebbe essere un "buco spaziotempo" che fa si che queste due particelle siano in comunicazione costante ad una distanza anche infinita

Answer 8

A me pare che questa faccenda era un pochino diversa...comunque non sono proprio fresca di studi per cui non ti posso aiutare. Devi studiare!

Answer 9

io la spiegherei con quella nuova teoria per cui ci sono delle stringhe, nei quanti, tutte collegate tra di loro, oltre il confine del quanto.
le interconnessioni tra queste stringhe crea il tessuto della realtà.
Quindi l'esaminare una particella potrebbe cambiare queste connessioni e far sì che l'altra risulti uguale.

Ti riferisci a quell'esperimento con l'accelerartore di particelle che spara i fotoni su una lastra con due buchetti(uno con un rilevatore)e vede cosa succede dopo, sulla proiezione?

In effetti me la sono sbrigata comodamente e senza alcun rigore scientifico, ma chevvuoi...sono impegnato con il progetto per il motori a curvatura!

Answer 10

che mamma ha buttato la pasta