Nel mondo microscopio un elettrone non si trova in un posto preciso, anzi, sta dappertutto contemporaneamente finché qualcuno non lo guarda. La meccanica quantistica è la teoria che descrive questo mondo fantasma. Nessuno sa perché funzioni così, ma funziona (e la usiamo ogni giorno).
Prima del 1900 la fisica pensava di avere capito quasi tutto. Il mondo era fatto di particelle che si muovevano nello spazio seguendo traiettorie precise, come palle da biliardo. Newton aveva scritto le regole, e quelle regole funzionavano. Poi arrivarono gli esperimenti sulla luce e sugli atomi, e le regole smisero (in parte) di funzionare. La meccanica quantistica nacque così, per forza, perché la fisica classica non riusciva più a spiegare quello che si vedeva in laboratorio.
Ma che cos’è davvero?
La meccanica quantistica è una descrive il comportamento della materia e dell’energia a scale piccolissime, quelle degli atomi e delle particelle elementari. Il suo strumento principale è la funzione d’onda, un’equazione che non dice dove si trova una particella, ma “solo” qual è la probabilità di trovarla in un punto piuttosto che in un altro, ma finché nessuno la misura, la particella non ha una posizione, perché esiste in una nuvola di possibilità. Solo quando qualcuno la osserva, la nuvola collassa in un punto preciso. L’atto di guardare cambia la realtà (e non è dunque complottismo).
Cosa cambia rispetto al mondo classico
Nel mondo classico, quello delle palle da biliardo, puoi misurare una proprietà senza alterare le altre, ma nella meccanica quantistica no. Il principio di indeterminazione di Heisenberg dice che non puoi conoscere contemporaneamente posizione e velocità di una particella con precisione assoluta. Più sai dov’è, meno sai quanto veloce va.
Perché è importante
Oggi la meccanica quantistica alimenta cose di tutti i giorni come i laser, i computer e le risonanze magnetiche. Anche i transistor nei telefoni funzionano grazie all’effetto tunnel quantistico, eppure, la usiamo senza sapere perché funzioni. Richard Feynman, che la capiva meglio di chiunque altro, disse: “Nessuno capisce la meccanica quantistica“, e questa era la definizione più onesta che un fisico potesse dare.
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