Ogni tanto anche Einstein aveva torto... In particolare, a rivelarsi inesatte sono state le sue considerazioni sull'entanglement quantistico: uno dei fenomeni più affascinanti e misteriosi di cui siamo a conoscenza. Ma facciamo un passo indietro per spiegare il fatto. Nell'ambito della meccanica quantistica, un sistema fisico si descrive mediante una "funzione d'onda". Attenzione: non si tratta di una funzione che esiste nello spazio ordinario a 3 dimensioni che siamo abituati ad immaginare, non c'è un'onda che possiamo vedere o toccare.
È una funzione matematica e basta, che esiste in uno spazio matematico noto come "spazio di Hilbert". Sistemi quantistici quali possono essere fotoni, elettroni o altre particelle possono quindi essere descritti mediante funzioni d'onda che, in sostanza, servono a descrivere l'evoluzione temporale del sistema studiato. Fatta questa premessa, passiamo al paradosso ipotizzato da Einstein.
Supponiamo ora di avere un sistema costituito da due particelle: è possibile sommare le funzioni d'onda che descrivono ciascuna particella e ottenerne una sola, che descrive l'intero sistema. Questa somma è detta "sovrapposizione quantistica" e ha una caratteristica molto speciale: le due particelle sono fra loro correlate e rimangono un sistema unico anche se separiamo le due particelle e le poniamo a distanze grandissime. Ciò vuol dire che anche se le due particelle finiranno per trovarsi in due diverse galassie, o ai capi opposti dell'universo, continuerranno a formare un sistema unico descritto da un'unica funzione d'onda che ne descrive l'evoluzione temporale. Ed è qui che entra in gioco il fenomeno della correlazione quantistica o "entanglement": effettuando la misura di una grandezza quantistica su una delle particelle (ad esempio lo spin) porta a conoscere simultaneamente il valore della stessa grandezza anche dell'altra particella. Non ci sono trucchi, in meccanica quantistica l'esito di una misura viene determinato solo nel momento della misura. Prima della misura abbiamo solo una certa probabilità di trovare un dato esito ma non vi è modo di predeterminare l'esito di una misura.
Sebbene Eisntein sia uno dei padri della meccanica fu anche uno dei suoi più aspri critici.
Nel 1935, Albert Einstein, Boris Podolski e Nathan Rosen pubblicarono un articolo dal nome "La descrizione quantistica della realtà fisica può ritenersi completa?" nel quale proponevano un esperimento mentale. Tale esperimento, noto come Paradosso EPR (dalle iniziali dei cognomi dei tre scienziati) ritenevano paradossale, e quindi assurdo, il fenomeno dell'entanglement perché ritenuto incompatibile con la relatività ristretta e con il principio di località. Secondo la relatività ristretta niente può viaggiare più veloce della luce, nemmeno l'informazione, mentre il principiò di località afferma che due sistemi troppo distanti non possono influenzarsi a vicenda. Da ciò scaturì la loro convinzione, Einstein incluso, che la meccanica quantistica fosse una materia incompleta e che comprendesse delle variabili nascoste.
In realtà, l'entanglement quantistico non viola la relatività perché non c'è alcuno scambio di informazioni tra le due particelle correlate. Non ci sono segnali che viaggiano a velocità superiori a quella della luce. Resta dunque la non-località. A tal proposito, nel 1964 il fisico Jhon Bell pubblicò un articolo in cui fece parzialmente chiarezza sull'argomento. Bell introdusse due diseguaglianze che, se violate sperimentalmente, dimostravano che non esistono variabili nascoste e che la meccanica quantistica è una teoria completa.
Ebbene, nel 2022 gli scienziati Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger sono stati insigniti del premio Nobel per la fisica proprio perché grazie ai loro esperimenti hanno violato le disuguaglianze di Bell. Einstein, Podolski e Rosen sono stati quindi smentiti e non ci sono variabili nascoste. La meccanica quantistica va considerata completa e la non-località di alcuni suoi fenomeni va per ora supposta esatta.
Si ringrazia il Dott. Luigi Rescigno per il supporto scientifico.
Ogni tanto anche Einstein aveva torto... In particolare, a rivelarsi inesatte sono state le sue considerazioni sull'entanglement quantistico: uno dei fenomeni più affascinanti e misteriosi di cui siamo a conoscenza. Ma facciamo un passo indietro per spiegare il fatto.
