Il gatto di Schrödinger

Ad integrazione del post precedente, una breve osservazione riguardante la proprietà di alcuni stati mentali sia normali che patologici, e che sembrerebbe risultare dalla sovrapposizione di stati contrapposti, ma comunque coerenti tra di loro, così come le testimonianze del racconto riportato nell’articolo precedente.

Mi vengono in mente 2 esempi: l’ambivalenza emotiva e/o di sentimenti riguardo una situazione o una persona. E’ esperienza comune avere sentimenti o emozioni sinceramente contraddittorie nei confronti ad es. di una persona verso la quale si può provare contemporaneamente amore e odio. Così, in quello che chiamiamo disturbo bipolare, o psicosi maniaco depressiva, possiamo osservare il cosiddetto “stato misto”, in cui sono contemporaneamente presenti sintomi maniacali e depressivi inestricabilmente mescolati tra di loro.

Questo fenomeno, anche se ovviamente appare azzardato trovare delle analogie tra stati mentali (quindi osservabili macroscopicamente dal clinico)  e il mondo microscopico governato dalle leggi della meccanica quantistica, sembra ricordare quel paradosso descritto da Schrödinger nel celebre esperimento teorico del gatto.   

Riporto a questo proposito la parziale descrizione dell’esperimento, e la sua spiegazione, così come riportato da wikipedia all’indirizzo: http://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_del_gatto_di_Schr%C3%B6dinger

“… Si possono anche costruire casi del tutto burleschi. Si rinchiuda un gatto in una scatola d’acciaio insieme alla seguente macchina infernale (che occorre proteggere dalla possibilità d’essere afferrata direttamente dal gatto): in un contatore Geiger si trova una minuscola porzione di sostanza radioattiva, così poca che nel corso di un’ora forse uno dei suoi atomi si disintegrerà, ma anche, in modo parimenti probabile, nessuno; se l’evento si verifica il contatore lo segnala e aziona un relais di un martelletto che rompe una fiala con del cianuro. Dopo avere lasciato indisturbato questo intero sistema per un’ora, si direbbe che il gatto è ancora vivo se nel frattempo nessun atomo si fosse disintegrato, mentre la prima disintegrazione atomica lo avrebbe avvelenato. La funzione\Psi dell’intero sistema porta ad affermare che in essa il gatto vivo e il gatto morto non sono stati puri, ma miscelati con uguale peso…”

Erwin Schrödinger (Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik [La situazione attuale della meccanica quantistica], Die Naturwissenschaften 23 (1935) 807–812, 823–828, 844–849; citazione a pag. 812.)

Dopo un certo periodo di tempo il gatto ha la stessa probabilità di essere morto quanto l’atomo di essere decaduto. Visto che fino al momento dell’osservazione l’atomo esiste nei due stati sovrapposto, anche il gatto resta sia vivo sia morto fino a quando non si apre la scatola, ossia non si compie un’osservazione. In pratica una particella elementare possiede la capacità di collocarsi in diverse posizioni e anche di esser dotata di quantità d’energia diverse al medesimo istante. Per quanto “assurde” secondo il nostro modo di pensare, queste strane proprietà della materia e dell’energia corrispondono alla realtà del mondo dei quanti. Le particelle subatomiche sono “delocalizzate” nello spazio e nel moto, per cui, fra un’osservazione e l’altra, si comportano come se stessero in più luoghi contemporaneamente. Solo quando una particella delocalizzata viene osservata con un esperimento che, inevitabilmente, ne modifica il livello energetico, la quantità di moto e la posizione, essa verrà individuata con determinati valori delle proprie variabili tra i vari possibili.

Ritornando al caso del gatto, fino a quando l’atomo non si disintegra (e questo evento dipende unicamente dalla natura dell’atomo radioattivo scelto, quindi è un evento unicamente probabilistico), emettendo la particella che aziona il marchingegno letale, il gatto è sicuramente vivo; viceversa, al decadimento dell’atomo, il gatto va certamente incontro alla morte. Ma lo stato quantico dell’atomo è determinato dall’osservazione, e pertanto, se non si apre il contenitore, non risulta determinato neppure il destino dell’animale, che di conseguenza può essere considerato al contempo sia vivo sia morto. Il paradosso, solo apparente, sta proprio qui: è soltanto l’osservazione diretta che, alterando i parametri basali del sistema e determinando, come detto, lo stato quantico dell’atomo, attribuirà anche al gatto uno stato “coerente” con la nostra consueta realtà (si vedrà successivamente a proposito dell’interpretazione del paradosso che, secondo una corrente di pensiero, pur essendo valido in linea generale tale concetto, l’interazione di un elemento “quantistico” come l’atomo radioattivo con un apparato macroscopico come il contatore Geiger modifica fin dall’inizio la situazione).

È sempre stato così, solamente non ce ne siamo accorti fino al secolo scorso: nel mondo microscopico, ogni singola particella si comporta individualmente come delocalizzata. Viceversa, nel nostro universo macroscopico, le particelle singole, una volta aggregate in un insieme macroscopico, azzerano le singole posizioni individuali, ovvero un corpo macroscopico ha una risultante nulla delle singole proprietà delle particelle componenti, il che gli conferisce le “consuete proprietà”. L’interazione reciproca delle singole particelle in una realtà macroscopica che ne annulla le proprietà quantistiche prende il nome di Decoerenza quantisitica. Senza di essa nessuno potrebbe vedere, afferrare, pensare: in una parola il mondo così come lo conosciamo non esisterebbe.

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Neurologo e Psichiatra. Scrittore di Haiku

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