Il principio di Heisenberg

Autore: #AlessioFranchi


Quando osserviamo la natura su scale estremamente piccole o grandi, essa ci riserva alcuni fenomeni particolarmente controintuitivi rispetto alla nostra quotidianità. La meccanica quantistica è colma di queste apparenti incongruenze: una fra loro è data dal principio di indeterminazione di Heisenberg.

Nella prima metà del 1900, molti fisici si aspettavano di poter osservare e descrivere ogni tipo di osservabile presente in natura attraverso la meccanica quantistica. Il principio di indeterminazione, invece, prescrive l’esistenza di quantità fisiche tra di loro accoppiate, dette “coniugate”, di cui non ci è concesso conoscere contemporaneamente l’entità: l’esatta conoscenza della prima tra le due implica automaticamente una pessima conoscenza della seconda e viceversa. Esempi di queste quantità sono rappresentate da posizione-velocità oppure energia-tempo.

Inizialmente si riteneva che tale pecca nella teoria fosse associata alle modalità con cui le osservazioni venivano effettuate. Ad esempio, se si vuole determinare la posizione di una particella, solitamente osserviamo la radiazione o la luce emessa dal corpo analizzato. Prima di arrivare al nostro occhio, tale tipo di interazione altera le proprietà cinematiche della particella stessa, impedendoci una completa caratterizzazione: per “vedere” tale particella abbiamo dovuto farla interagire con della radiazione, che inevitabilmente ne ha alterato la velocità (o più propriamente l’impulso).

Con il passare degli anni ci si è resi conto che questo limite della teoria non soltanto deriva dalla metodologia di osservazione anche dei sistemi più semplici, come quello di singola particella appena descritto, ma è dovuto ad un limite intrinseco che la stessa teoria presenta. In meccanica quantistica infatti non è possibile conoscere contemporaneamente ogni tipo di osservabile legata ad un certo sistema fisico, e questo è particolarmente vero per variabili “coniugate”, indipendentemente dalla modalità di misurazione.

Avreste mai pensato che la meccanica quantistica potesse presentare delle proprietà intrinseche che ne limitassero le possibilità di applicazione?




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