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Discussione: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

  1. #1
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    Predefinito Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Le fluttuazioni quantistiche che dominano il mondo microscopico si possono amplificare fino a influire sulla realtà macroscopica. È la conclusione di uno studio teorico secondo cui la probabilità è una caratteristica intrinseca della realtà e non una stima della capacità di descrivere un fenomeno macroscopico. Questo visione implica che, per esempio, il risultato del lancio di una moneta non è prevedibile neppure in linea di principio

    Il mondo alla scala microscopica può essere conosciuto solo attraverso leggi probabilistiche, formalizzate dalla meccanica quantistica. Il mondo macroscopico, almeno per quanto riguarda la meccanica, è invece fatto di eventi prevedibili. E quando si parla di probabilità nel mondo macroscopico, per esempio 50 per cento testa e 50 per cento croce per il lancio di una moneta, lo si fa per "ignoranza", ovvero perché non ci sono dati sufficienti per effettuare una previsione deterministica, possibile comunque in linea di principio.

    Questa profonda dicotomia delle fisica raccontata e argomentata mille volte è messa in discussione da Andreas Albrecht e Daniel Phillips dell’Università della California a Davis. In uno studio postato su ArXiV, i due ricercatori sostengono che l’incertezza che nel mondo macroscopico ci porta a formulare ipotesi probabilistiche non dipende affatto dalla nostra ignoranza, ma da un riflesso della probabilità intrinsecamente collegata ai fenomeni quantistici.

    L’argomentazione di Albrecht e Phillips inizia con un sistema fisico ideale: un fluido costituito da molecole perfettamente elastiche e che collidono tra loro senza sosta. Secondo il principio d’indeterminazione di Heisenberg non è possibile conoscere nello stesso momento la posizione e la quantità di moto di una particella con precisione arbitraria.

    Nel caso del fluido ipotizzato dai due fisici statunitensi, il principio implica che la traiettoria delle molecole è intrinsecamente incerta. Non solo: l’incertezza aumenta a ogni collisione, cioè si amplifica sempre più con il passare del tempo. E si può anche stimare di quanto con semplici formule matematiche: basta considerare alcuni parametri plausibili per massa e dimensioni delle particelle, per il loro camino libero medio (cioè lo spazio percorso in linea retta tra due collisioni successive) e per la loro velocità media. Secondo i calcoli di Albrecht e Phillips, l’effetto complessivo è che le proprietà macroscopiche di un fluido reale – quale può essere l’acqua o l'azoto sotto forma di gas a temperatura e pressione ambiente – sono influenzate da fluttuazioni di natura quantomeccanica, come avviene nel mondo microscopico delle molecole da cui è composto.

    Se poi si passa a una scala dimensionale ancora più grande, come per esempio il “testa o croce”, le conseguenze sono notevoli. I due fisici statunitensi infatti sottolineano che, a meno di situazioni sperimentali create ad hoc, in genere una moneta è lanciata e afferrata da una mano, controllata da processi neuronali, che a loro volta dipendono da segnali elettrici che si trasmettono in seguito all’apertura di canali ionici posti sulla membrana dei neuroni.

    Ora, gli ioni che entrano ed escono dai neuroni si trovano in un ambiente acquoso, nel quale entrano in gioco le fluttuazioni quantistiche come quelle illustrate prima per il fluido ipotizzato dai due ricercatori. In particolare, come dimostrato in uno studio del 2008, citato da Albrecht e Phillips, nel caso del lancio di una moneta, i segnali neuronali responsabili del gesto e riconducibili al flusso di ioni hanno un’incertezza temporale dell’ordine di un millisecondo. Se poi si considera che, come calcolato dagli scienziati, durante la fase di volo la moneta compie mezzo giro in circa un millisecondo, il quadro è chiaro. Tutto questo implica il gesto della mano che discrimina tra testa e croce è intrinsecamente casuale, dato che risente di fluttuazioni quantistiche impossibili da eliminare e tanto meno da non considerare .

    Chiaramente – ammettono gli autori dello studio – quello del lancio della moneta è un caso abbastanza anomalo: non sarebbe così agevole ricavare l’effetto delle fluttuazioni quantomeccaniche nella maggior parte degli eventi macroscopici di cui siamo spettatori nella nostra vita quotidiana.

    In ogni caso, lo studio serve a ricordare che spesso ci si affida ai concetti classici di probabilità senza che ne sia stata data una validazione sistematica. Questo problema ha un riflesso importante anche per le cosiddette teorie del multiverso, in cui si ipotizza l'esistenza di universi paralleli al nostro. In queste teorie, sottolineano Albrecht e Phillips, quando si affrontano questioni non risolvibili con la teoria quantistica si ricorre a concetti probabilistici classici, che meriterebbero quindi un'elaborazione formale molto più rigorosa di quella attuale.

    Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche - Le Scienze
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Una teoria deterministica del caso. Roba nuova.

  3. #3
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Feliks Visualizza Messaggio
    Una teoria deterministica del caso. Roba nuova.
    In realtà no.
    Il succo del discorso è che fenomeni classicamente probabilistici hanno in realtà origine quantistica.
    Fenomeni come il lancio di una moneta sono considerati classicamente casuali perchè non è prevedibile il risultato di un lancio.
    Ma se avessimo a disposizione tutti i dati iniziali, potremmo sempre prevedere il risultato di un lancio. Questo è un esempio di caos deterministico, cioè di sistema in linea di principio deterministico, ma di fatto caotico perchè non prevedibile a causa di un limite dell'osservatore.

    L'articolo sostiene che questo tipo di fenomeni macroscopici hanno in realtà origine quantistica.
    Questo cambia tutto, essendo la meccanica quantistica intrinsecamente casuale, è impossibile, anche conoscendo tutte le condizioni iniziali, prevedere il lancio di una moneta.

    Può sembrare un'ovvietà, ma in realtà non lo è, anzi uno dei problemi della fisica moderna è proprio conciliare l'indeterminismo del mondo microscopico, con il determinismo del mondo macroscopico.
    Ultima modifica di Venom; 15-03-13 alle 00:49
    von Dekken and Elnath like this.
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  4. #4
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    ci piacerebbe che il mondo macroscopico fosse deterministico

  5. #5
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Feliks Visualizza Messaggio
    ci piacerebbe che il mondo macroscopico fosse deterministico
    Ci sono buone probabilità che lo sia, solo che è un gran casino, quindi di fatto è come se non lo fosse.
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  6. #6
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Venom Visualizza Messaggio
    In realtà no.
    Il succo del discorso è che fenomeni classicamente probabilistici hanno in realtà origine quantistica.
    A me pare più che altro che l'articolo dica proprio questo. La semplice ignoranza di tutte le condizioni, anche nel mondo macroscopico e deterministico, è di per se sufficiente perchè dal nostro punto di vista i fenomeni classicamente probabilistici siano tali. Quello che l'articolo dice credo sia più che, a certi livelli di complessità, lo sarebbero anche con perfetta conoscenza delle condizioni, e lo sarebbero quanto il cumulo di effetti microscopici e quantistici arrivi a essere "pesante" a livello macroscopico. Ciò che mi lascia perplesso è l'applicabilità al testa o croce in condizioni normali. In particolare, l'articolo parla di una frequenza di rotazione della moneta assolutamente irrealistica per un normale lancio umano: mezza rotazione ogni millisecondo, quindi cinquecento rotazioni al secondo, quando il dato più verosimile dovrebbe essere di 35-40 rotazioni al secondo (tant'è che c'è chi pare riesca ad ottenere un controllo abbastanza preciso sull'esito di un lancio)

  7. #7
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Venom Visualizza Messaggio
    Ci sono buone probabilità che lo sia, solo che è un gran casino, quindi di fatto è come se non lo fosse.
    pensa al basket dove i giocatori si allenano quotidianamente per ore a fare tiri liberi da decenni, eppure continuano a sbagliarli. o pensa a un mitra che se sparato dalla stessa postazione fissa fa comunque una mini-rosa

  8. #8
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Feliks Visualizza Messaggio
    pensa al basket dove i giocatori si allenano quotidianamente per ore a fare tiri liberi da decenni, eppure continuano a sbagliarli. o pensa a un mitra che se sparato dalla stessa postazione fissa fa comunque una mini-rosa
    Ma ad ogni tiro, o ad ogni sparo, le condizioni iniziali cambiano.
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  9. #9
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da Feliks Visualizza Messaggio
    pensa al basket dove i giocatori si allenano quotidianamente per ore a fare tiri liberi da decenni, eppure continuano a sbagliarli. o pensa a un mitra che se sparato dalla stessa postazione fissa fa comunque una mini-rosa
    Pensa ad esempio al punto triplo dell'acqua; se gli effetti citati nell'articolo fossero rilevanti dal punto di vista macroscopico non si osserverebbero grandezze ben definite ma solo distribuzioni di risultati.

    Ma così non è.

  10. #10
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    Predefinito Re: Testa o croce? Decidono le fluttuazioni quantistiche

    Citazione Originariamente Scritto da 00_Void Visualizza Messaggio
    Pensa ad esempio al punto triplo dell'acqua; se gli effetti citati nell'articolo fossero rilevanti dal punto di vista macroscopico non si osserverebbero grandezze ben definite ma solo distribuzioni di risultati.

    Ma così non è.
    ah no?

 

 
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