Osservatore e Osservato sono “Entangled”
di Marco Viretti
Questa la tesi di Shantena Augusto Sabbadini, uno dei maggiori fisici teorici contemporanei.
Quando si cerca di descrivere un processo di misura applicando le equazioni della meccanica quantistica, si ottiene uno strano risultato: invece di un insieme misto di tipo classico (A o B), si ottiene un insieme di sovrapposizioni entangled (A e B). Il paradosso della meccanica quantistica sta nel fatto che riesce a descrivere tutto, eccetto le misure con le quali la teoria stessa viene verificata!
Per risolvere questo paradosso sono state fatte diverse proposte, che si possono raggruppare in due grandi categorie:
1) viene proposto un meccanismo che spiega il collasso della funzione d’onda;
2) viene dimostrato che l’insieme di sovrapposizioni e l’insieme misto sono in un certo senso indistinguibili.
Un esempio di proposta del secondo tipo è la cosiddetta de-coerenza. Secondo questo approccio, sebbene l’insieme di sovrapposizioni e l’insieme misto rappresentino in principio due situazioni molto differenti, quando vengono applicate ai sistemi macroscopici queste differenze diventano inosservabili. Ciò è dovuto a vari fattori. Innanzitutto in un corpo macroscopico avvengono diversi tipi di processi casuali. Inoltre, un corpo macroscopico non può mai essere considerato isolato: esso interagisce continuamente col suo ambiente. Questi fattori hanno l’effetto di assottigliare le differenze tra i due insiemi, facendole diventare praticamente inosservabili.
In quest’ottica, le leggi statistiche e le leggi newtoniane sono, alla fin fine, leggi quantistiche viste attraverso il filtro della de-coerenza, che elimina tutte le cose strane. Ma scavando più a fondo si trova la meccanica quantistica, acquattata nel cuore della realtà di tutti i giorni.
Shantena Augusto Sabbadini è un fisico teorico che ha lavorato sui fondamenti della fisica quantistica e ha contribuito alla prima identificazione di un buco nero. È anche un profondo conoscitore della tradizione taoista, della quale ha tradotto in italiano i principali testi classici.
L’approccio proposto da Sabbadini è del secondo tipo. “Esso assume che il mondo sia effettivamente una rete entangled di potenzialità. Secondo il modello attuale della fisica quantistica, questa è la natura della realtà. Di conseguenza la mia domanda non è come questa rete entangled di potenzialità collassi in un mondo classico solido, bensì come questa rete entangled appaia a noi come un mondo classico. Ciò che propongo è in qualche modo simile alla de-coerenza, ma è molto più facile ed è esatto.
Inizialmente considero che: il mondo quantico appare classico, non per la natura macroscopica degli apparati di misura, ma perché noi, in quanto osservatori, facciamo parte del mondo che osserviamo.
Noi siamo esseri fisici: acquisiamo informazioni sul mondo tramite l’interazione del nostro corpo con altri sistemi. Possiamo analizzare questa interazione nei termini della catena di von Neumann, formata dal sistema microscopico osservato, dai vari sistemi microscopici di misura, dal sistema macroscopico di misura che li comprende e alla fine anche dall’osservatore.
Il punto importante è che, al fine di poter conoscere qualcosa, deve rimanere una traccia lungo la linea di questa catena. Noi conosciamo solo in quanto una tale traccia esiste. Circa i processi che non lasciano nessuna traccia non possiamo dire niente, perché non li sperimentiamo mai! La nostra conoscenza è ancorata alle tracce che appaiono lungo le catene di von Neumann dei sistemi interagenti. Il modo in cui il mondo ci appare è condizionato dal requisito generale della conoscenza.” (1)
In meccanica quantistica un sistema quantico segue una dinamica lineare, la funzione d’onda:
ψ(x, y, z, t) = ψA + ψB + …
mentre la previsione dello stato futuro del sistema, avviene tramite l’enumerazione di tutti i suoi possibili stati e delle loro probabilità di occorrenza:
| ψ |2
In sintesi, alcuni stati sovrapposti della funzione d’onda ψ lasciano una traccia, mentre altri non ne lasciano nessuna. Tutti quelli che lasciano una traccia sono effettivamente quelli misurabili con | ψ |2. Nelle misure quantistiche “non c’è nessun collasso della funzione d’onda e la sovrapposizione descrive sempre correttamente i risultati di un processo di misura. Ma la sovrapposizione e la miscela sono esattamente equivalenti per predire i risultati di tutte le osservazioni successive che conservano l’informazione dei risultati della misura.” (2)
“Quindi: il risultato di ogni processo di osservazione che lascia una traccia può essere descritto in termini classici. Ma la nostra conoscenza avviene soltanto attraverso quei processi che lasciano una traccia, se non altro in noi stessi! Questo è il motivo per cui il mondo ci appare classico. Non perché esso sia classico, in un senso ultimo. Ma perché le condizioni della nostra conoscenza lo fanno apparire in quel modo.
Fin dall’inizio della teoria quantistica i fisici hanno sentito che l’apparenza classica del mondo avesse qualcosa a che fare con il ruolo dell’osservatore. Di fatto è proprio così, ma non perché la coscienza dell’osservatore collassi la funzione d’onda, come fu inizialmente ipotizzato. L’apparenza classica del mondo è connessa con le condizioni della nostra conoscenza in generale. Il mondo ci appare classico perché, per poterlo conoscere, dobbiamo essere entangled con ciò che conosciamo.” (1)
Sabbadini prende in considerazione una catena di von Neumann che parte dall’entità quantica presa in considerazione (ad esempio un fotone), fino ad arrivare all’ambiente esterno al laboratorio, (l’intero universo). “Fortunatamente nella dimostrazione non è necessario specificare quali sistemi vengono inclusi nella catena di von Neumann, ma è necessario tenere presente ciò perché, se la condizione per l’equivalenza delle sovrapposizioni e della miscela è che si deve conservare una traccia delle misure osservate, questa traccia può essere in ciascun luogo della catena, anche nell’ambiente.” (2)
Inoltre, Sabbadini aggiorna la definizione di elemento di realtà, cioè di quell’attributo oggettivo di un sistema che può essere previsto prima della sua misurazione. “La correlazione richiesta [tra il sistema quantico e l’apparato di misura], in effetti, è una definizione incompleta di un processo di misura quantico: allo scopo di avere una misura appropriata, dobbiamo aggiungere la condizione che persista qualche traccia di quella correlazione. Se accettiamo quest’ultima definizione, allora possiamo semplicemente riformulare la nostra tesi in questo modo: nella fisica quantistica il risultato di una misura appropriata è un elemento di realtà.” (2)
Sabbadini così conclude. “Per tutte le misure i cui risultati vengono eventualmente conosciuti da qualche osservatore, la sovrapposizione degli stati è indistinguibile dalla loro miscela. Noi vediamo le occorrenze di vari risultati delle misure come o-o, cioè come elementi di realtà, a dispetto del fatto che la meccanica quantistica ci dica che essi sono e-e. La natura quantica del mondo elude la nostra percezione diretta, non perché non ci sia a questo livello macroscopico, ma perché noi siamo parte della catena di von Neumann che osserva il mondo.
Riguardo quelle misure i cui risultati non vengono mai conosciuti da nessun osservatore, non possiamo dire niente a priori; ma rimane la possibilità di parlare dei risultati di queste misure come elementi di realtà, se una traccia di questi risultati persiste da qualche parte, anche se non viene osservata da nessuno.
La nostra immagine del mondo, ovviamente, è costruita con le informazioni che veniamo a conoscere, che vengono registrate nel cervello di qualche osservatore. Noi non stiamo fuori dal mondo che osserviamo: osservare significa determinare l’apparizione di una traccia nel mondo, e la nostra conoscenza è inevitabilmente condizionata da ciò. È questo il motivo per cui il mondo ci appare classico.” (2)
Il fatto più interessante è questo: non tutti gli stati quantici di sovrapposizione lasciano una traccia. Quindi noi possiamo percepire con i nostri organi di senso, oppure conoscere con gli strumenti di misura, solo una parte limitata del mondo quantico. Ciò si può esprimere anche in un altro modo. Il mondo è quantico ma solo una parte di esso è osservabile: quella che lascia una traccia; e all’osservazione appare classica!
Questa formulazione non adotta nessun modello di mente, ipotizza semplicemente una correlazione tra gli stati di coscienza dell’osservatore e gli stati quantici del suo cervello. Infatti Sabbadini per cervello intende “un sistema fisico i cui stati sono correlati con gli stati di coscienza dell’osservatore. […] [Semplicemente] i differenti stati di coscienza dell’osservatore corrispondono a differenti stati quantici del sistema. E questi stati sono alternativi (ortogonali) tra di loro.” (2)
Yoga Citta Vritti Nirodhah (Yoga Sutra 1.2).Secondo il saggio indiano Patanjali, lo yoga è la soppressione degli stati mentali – tra i quali vi sono le percezioni, il ragionamento e quindi la conoscenza.
Questo aforisma può venire ora compreso alla luce della meccanica quantistica. Gli stati mentali sono le tracce lasciate dal mondo quantico nel cervello dell’osservatore, quando si trova nello stato di coscienza vigile. In questo caso, l’osservatore discrimina una miscela di stati quantici e percepisce il mondo classico. Invece quando la coscienza è nello stato meditativo, il cervello si trova nello stato di sovrapposizione quantica. In quest’ultimo caso, scompare ogni capacità discriminativa e rimane lo stato olistico Tutto è Uno!
Articolo di Marco Viretti
Riferimenti bibliografici
- Shantena Augusto Sabbadini, The quantum measurement problem, the role of the observer and the conditions of knowing, in www.shantena.com/it/physicslectures/quantummeasurement/
- Shantena Augusto Sabbadini, Persistence of information in the quantum measurement problem, Physics Essays Vol.19 No.1, 2006
Fonte: Fisicaquantistica.it
Marco Viretti
Marco Viretti, dottore in fisica e operatore shiatsu iscritto FISieo
Ha pubblicato: “Fai di te stesso il cammini – Le dieci immagini del Toro Zen“, Libreria Editrice Psiche
Sito web: shiatsu-yoga-to.blogspot.com
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