Il gatto di Schrödinger, le interpretazioni del paradosso

Il gatto di Schrödinger è uno degli esperimenti mentali più celebri e discussi della fisica. Ideato dal fisico austriaco Erwin Schrödinger nel 1935, illustra in modo provocatorio le contraddizioni che emergono quando si applicano i principi della meccanica quantistica a un sistema che possiamo vedere e toccare, come appunto un gatto. Lungi dall’essere un semplice gioco intellettuale, questo paradosso tocca questioni fondamentali sulla natura della realtà e sul ruolo dell’osservatore. La sua rilevanza è tale da aver superato i confini della fisica, diventando un riferimento culturale citato persino in serie tv come The Big Bang Theory.

Cos’è il paradosso del gatto di Schrödinger?

L’esperimento del gatto di Schrödinger fu ideato per mostrare i limiti dell’interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica, la teoria dominante all’epoca. Schrödinger, già premio Nobel per la fisica, voleva evidenziare quanto fosse assurdo applicare le leggi del mondo subatomico (dove le particelle possono esistere in più stati contemporaneamente) al nostro mondo macroscopico.

L’esperimento mentale spiegato passo dopo passo

Immaginiamo la scena descritta da Schrödinger nel suo saggio “La situazione attuale della fisica quantistica”:

1. Il setup: un gatto viene chiuso in una scatola d’acciaio completamente isolata. All’interno della scatola c’è un diabolico dispositivo.
2. Il meccanismo quantistico: il dispositivo contiene una piccolissima quantità di sostanza radioattiva. La probabilità che un singolo atomo di questa sostanza decada in un’ora è esattamente del 50%.
3. La trappola mortale: se l’atomo decade, un contatore Geiger lo rileva. Questo segnale attiva un martelletto che rompe una fiala contenente del cianuro, un veleno letale.
4. I due possibili destini: se l’atomo decade, il gatto muore. Se l’atomo non decade, il gatto resta vivo.

Il cuore del paradosso: la sovrapposizione quantistica

Qui entra in gioco il paradossoparadosso. Secondo le leggi della meccanica quantistica, finché nessuno osserva il sistema, l’atomo radioattivo si trova in uno stato di sovrapposizione: è contemporaneamente “decaduto” e “non decaduto”.

Dato che il destino del gatto è indissolubilmente legato a quello dell’atomo, anche il gatto eredita questo stato indefinito. Fino a quando la scatola rimane chiusa, il gatto non è né vivo né morto. È, in un certo senso, contemporaneamente vivo E morto. Solo nel momento in cui un osservatore apre la scatola per controllare (effettuando una “misurazione”), la “funzione d’onda” del sistema collassa in uno dei due stati possibili, e noi scopriremo un gatto definitivamente vivo o definitivamente morto. Il paradosso sta proprio qui: come può un essere macroscopico come un gatto esistere in uno stato così assurdo e contrario alla nostra esperienza quotidiana?

Come si risolve il paradosso? Le interpretazioni alternative

Il paradosso ha stimolato la ricerca di interpretazioni della meccanica quantistica che superassero questo ostacolo.

Implicazioni filosofiche e applicazioni pratiche oggi

Il paradosso del gatto di Schrödinger va oltre la fisica, mettendo in discussione concetti come la realtà oggettiva e il ruolo dell’osservatore. Ci interroga su cosa sia “reale” quando non lo stiamo guardando. A livello più pratico, il concetto di sovrapposizione non è più solo una bizzarria teorica. È il principio fondamentale su cui si basano le tecnologie emergenti come il computing quantistico, dove i “qubit” possono essere contemporaneamente 0 e 1, permettendo una potenza di calcolo inimmaginabile per i computer classici. In un certo senso, l’eredità del gatto di Schrödinger vive nei laboratori che stanno costruendo il futuro della tecnologia.

Domande Frequenti (FAQ)

L’esperimento è mai stato realizzato veramente?
No, assolutamente. È e rimane un “esperimento mentale” (Gedankenexperiment), un’illustrazione teorica per evidenziare un problema concettuale.

Qual era l’obiettivo di Schrödinger? Voleva dimostrare che i gatti possono essere vivi e morti?
Al contrario. Il suo obiettivo era dimostrare l’assurdità che derivava dall’applicare in modo letterale l’interpretazione di Copenaghen al mondo macroscopico. Voleva dire: “Se la vostra teoria è corretta, allora dovete accettare questa conclusione assurda”.

Qual è la soluzione “corretta” del paradosso?
Non esiste un’unica soluzione universalmente accettata. Tuttavia, la teoria della decoerenza quantistica è oggi quella che spiega in modo più soddisfacente perché non osserviamo mai oggetti macroscopici in stato di sovrapposizione nella nostra vita quotidiana.

Fonte immagine: https://pixabay.com/it/photos/gatto-gattino-marocco-1072241/

La legge di Dirac: è davvero l’equazione dell’amore?