Un fotone partito da un quasar miliardi di anni fa risulta aver viaggiato, in un modo o nell’altro, solo nel momento in cui decidiamo di misurarlo oggi. L’esperimento della scelta ritardata di Wheeler, reale ma spesso frainteso
John Archibald Wheeler, uno dei più grandi fisici del ‘900, quello che ha coniato il termine “buco nero” e collaborato sia con Einstein che con Bohr, amava porre domande che sembravano filosofia e si rivelavano fisica. Nel 1978 ne propose una che ancora oggi provoca disagio anche tra i fisici di maggior livello: è possibile che una scelta compiuta oggi determini retroattivamente come una particella di luce (partita ad esempio da una stella) si è comportata miliardi di anni fa? La risposta della meccanica quantistica è sì, con una precisazione fondamentale che spesso si perde o viene tralasciata quando si parla dell’argomento.
Il doppio taglio cosmico
Per capire dove si vuole arrivare, bisogna partire dall’esperimento della doppia fenditura: si prende una sorgente di luce e la si fa passare attraverso due fessure sottili, la luce produce un pattern di interferenza sullo schermo, comportandosi da onda. Ma se si mette un rilevatore per controllare attraverso quale fessura passa ogni singolo fotone, il pattern sparisce e la luce si comporta da particella. L’atto stesso di misurare il fenomeno, ne cambia il risultato.
Wheeler ha successivamente esteso questo ragionamento su scala cosmica. Immaginate adesso un quasar a miliardi di anni luce da noi, tra il quasar e la Terra si trova una galassia intermedia che funge da lente gravitazionale, curvando la luce del quasar e facendola arrivare a noi lungo due percorsi distinti, come accade con le due fessure dell’esperimento classico. Se, quando i fotoni arrivano (da una stella ad esempio), scegliamo uno strumento che misura da quale percorso vengono, si comportano da particelle, ma se usiamo un interferometro che non distingue i percorsi, mostrano interferenza e risultano essersi comportati da onde per miliardi di anni.
Nel 1984 un team alla University of Maryland ha realizzato la prima versione reale dell’esperimento, e nel 2007 il gruppo di Vincent Jacques ha prodotto risultati ancora più precisi, confermando le previsioni della meccanica quantistica.
Cosa significa davvero e cosa c’entra la stella
Wheeler chiamava questo “Il principio partecipativo”, sintetizzato poi nella frase «nessun fenomeno è un fenomeno reale fino a quando non è un fenomeno osservato». Va però detto, per correttezza: nessuno sta sostenendo che la nostra osservazione cambi il passato nel senso fisico classico del termine, o che il fotone abbia preso una decisione consapevole. L’interpretazione più diffusa tra i fisici è infatti che il fotone non abbia una storia definita fino alla misura, esistendo in uno stato di sovrapposizione quantistica, e che solo allora la realtà si concretizzi.
Non c’è retrocausalità nel senso di un effetto che viaggia all’indietro nel tempo. Il principio partecipativo di Wheeler è quindi da considerarsi una interpretazione filosofica, non un fatto fisico verificabile. Quello che rende l’esperimento straordinario è che le previsioni della meccanica quantistica reggono su qualsiasi scala, dalla doppia fenditura in laboratorio fino ai quasar miliardi di anni luce da noi. E ora vi lascio io con una domanda: se un fotone resta sospeso tra possibilità fino alla misurazione, quanto possiamo davvero affermare che il passato sia già scritto?
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