Pubblicato da: Paolo | 28/02/2013

Entanglement: un collegamento imbarazzante

spaghetti rid

Per la terza puntata del viaggio nel Nuovo Paradigma, eccoci a parlare di entanglement, forse il più famoso fra gli effetti quantistici, confermato sperimentalmente negli anni ’80 del secolo scorso il cui significato, in quasi tutti i settori dell’esperienza umana, è a dir poco rivoluzionario!

Come di consueto, per approfondire il concetto di entanglement vi indirizzo a due risorse che potete trovare sul web.

La prima è La Molteplicità è un’illusione. Siamo UNO. Entanglement Quantistico di Rosalia Stellacci.

Qui la nostra Rosalia ci spiega in modo semplice il concetto di entanglement che, lo ricordo, non è un’ipotesi ma una realtà sperimentale ormai comprovata. Rosalia cita e descrive in particolare un esperimento del 2008 fatto all’università di Ginevra.

einstein

In realtà l’idea di un esperimento che nelle sue intenzioni doveva dimostrare l’infondatezza delle basi della fisica quantistica (o MQ) viene suggerita per la prima volta da Albert Einstein, assieme a due colleghi (Boris Podolsky e Nathan Rosen) in uno storico articolo del 1935 dal titolo La descrizione quantistica della realtà fisica può dirsi completa? [1].

Una trentina di anni dopo il fisico irlandese John Stewart Bell formalizza il problema proponendo una serie di disuguaglianze (in inglese inequalities), che se verificate, potrebbero confermare la posizione della scuola realista, ossia quella di Einstein (“Dio non gioca a dadi”) e non quella della Scuola di Copenaghen (basata sulle predizioni della fisica quantistica).

La partita passa quindi ai fisici sperimentali, che cominciano a cimentarsi nel ideare e condurre esperimenti al limite delle possibilità strumentali.

L’esperimento di Aspect

In sostanza l’esperimento ideato a livello mentale dai tre illustri scienziati (e perciò definito un Gedankenexperiment) può essere tradotto nei seguenti passi: 

1. creazione di due particelle (o fotoni), che abbiano almeno una caratteristica opposta: ad esempio un parametro che definisce il modo in cui ruotano, ossia lo spin;

2. invio delle due “gemelline” in direzioni opposte e, quando si ritiene che la distanza tra le due sia significativamente grande da escludere la propagazione di un segnale elettromagnetico (in grado cioè di muoversi alla velocità della luce, misurabile), intervenire su uno delle due fotoni cambiandone una proprietà, osservando cosa accade all’altra.

Alain Aspect

Alain Aspect

Questo genere di esperimenti viene realizzato per la prima volta dal team di Alain Aspect solo nel 1982. Il geniale fisico francese con il suo team riesce a creare le condizioni per realizzare il Gedankenexperiment proposto dai tre fisici 47 anni prima.

Fig. 1 - il frontespizio dello storico articolo di Alain Aspect, Philippe Grangier e Gérard Roger

Fig. 1 – il frontespizio dello storico articolo di Alain Aspect, Philippe Grangier e Gérard Roger

Nel suo articolo, il cui frontespizio è visibile in Fig. 1, e che ho ripreso e riletto prima di scrivere questo post, Aspect illustra anche le difficoltà tecniche che hanno impedito ai suoi predecessori di ottenere dei risultati univoci (a causa della bassa efficienza dei rivelatori) e le innovazioni da lui introdotte per ottenere un risultato interpretabile con una certa sicurezza.

L’esperimento consiste nella eccitazione di atomi di Calcio-40 con dei laser e nella produzione di coppie di fotoni correlati fra loro in quanto polarizzati in modo opposto. Successivamente i due fotoni vengono inviati attraverso dei rivelatori che misurano appunto il tipo di polarizzazione. Aspect e il suo team riesce a accumulare evidenze di violazione delle disuguaglianze di Bell nell’83 % dei casi! Aspect conclude che l’accordo con le predizioni della Meccanica Quantistica è valido al 99% (stima che l’1% residuo è dovuto a cause sperimentali).

Descrive i risultati sperimentali che confermano l’esistenza dell’entanglement, risultato inconciliabile con la visione di Einstein. Cito direttamente dall’articolo: “Siamo così indotti a rifiutare le teorie realistiche locali se accettiamo l’assunzione che non c’è differenza nei campioni misurati; gli esperimenti supportano questa naturale ipotesi”.

Abbiamo già visto nel corso post che le implicazioni per la visione classica che vede gli eventi accadere per rapporti di causa-effetto prevedibili deve cedere il passo a una visione in cui la coscienza dello sperimentatore influenza il risultato; ora con l’entanglement dobbiamo riconoscere che la trasmissione di segnali elettromagnetici (alla consueta velocità della luce, ossia 1 miliardo di Km orari) non è l’unico modo con cui gli enti nell’universo comunicano; deve essere inclusa anche l’idea che esista un misterioso collegamento tra le particelle e quindi, in qualche modo, anche tra gli oggetti a livello macroscopico, che sono fatti, in ultima analisi, proprio di particelle dello stesso tipo.

Meccanica Quantistica e Relatività

Il successo dell’esperimento di Aspect (e dei numerosi successivi sperimentatori) non implica assolutamente che Einstein si sbagliasse, dato che, tra l’altro, fu egli stesso uno degli scienziati che più ha contribuito alla nascita della MQ, in particolare con il suo lavoro sull’effetto fotoelettrico (che gli valse il Nobel)! Semplicemente il grande fisico non poteva accettare le conclusioni della MQ, ma ora l’evidenza sperimentale della sua validità è ormai incontrovertibile.

Un problema aperto in Fisica resta ancora quello di conciliare le previsioni della Relatività Ristretta, del resto anch’esse ampiamente verificate, con le conclusioni sorprendenti della MQ. In particolare, il limite imposto da quest’ultima sulla velocità della luce, che dovrebbe essere la massima concessa per la trasmissione dei segnali, potrebbe essere sovvertito dall’entanglement, che presuppone una velocità di trasmissione di un ‘eventuale informazione tra le particelle a velocità ben maggiori, se non infinita!

A meno che, a monte dell’istantaneo cambiamento verificato negli esperimenti,  non vi sia trasmissione di alcun segnale tra le due particelle… questo salverebbe la Relatività ma ci costringe a introdurre un altro concetto a cui forse la fisica sta andando incontro proprio in questi anni: quello di un agente unificante nel quale tutti gli enti dell’universo e i loro fenomeni sono immersi… ne riparlerò in modo organico più avanti.

Non basta neanche più pensare, come fanno molti fisici poco aggiornati o che non vogliono scomodarsi più di tanto dalle loro poltrone-prigioni istituzionalizzate (chiamate anche “cattedre”), che la MQ si adatti solo alla descrizione del mondo microscopico mentre la Relatività dovrebbe essere la teoria applicabile solo nell’immensamente grande, come vedremo nel prossimo post.

Cercherò anche di suscitare l’idea che la MQ possa suggerirci delle cose valide anche a livello di esperienza quotidiana… come molti già di voi sanno.

Nota

[1] Einstein, A, B Podolsky, N Rosen (15 maggio 1935). Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?. Physical Review 47 (10): 777–80.

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Responses

  1. Bravo Paolo! Credo sarebbe molto interessante confrontare l’entanglement quantistico con il “sentire” radioestesico e spero in tuo prossimo post sull’argomento.

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    • Grazie Francesco: è esattamente il mio obiettivo, fornire le basi per una teoria della radiestesia.. ma da solo non ce la faccio, ho bisogno di te e di Carlo (). Non a caso hai notato che sia l’articolo sul paradosso EPR che l’esperimento di Aspect è stato firmato da TRE ricercatori???

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