Meccanica classica e meccanica quantistica

Qual è la differenza tra meccanica classica e meccanica quantistica?

Proviamo a dare l’idea con un esperimento. Pur avendo la stessa conclusione, lo stesso esperimento visto dai due punti di vista differenti della meccanica classica e della meccanica quantistica ha uno svolgimento del tutto differente e, in uno dei due casi, pressoché sorprendente! Abbiamo già citato la storia del gatto di Schrödinger… vediamo di dare ora un’altra mano a capire lo strano mondo della meccanica quantistica.

Supponiamo di avere a disposizione due fogli di carta, uno bianco ed uno nero, ed una busta; supponiamo di metterne uno soltanto nella busta e di inviare il tutto ad un amico al quale abbiamo detto del nostro “gioco”. Quando la riceverà sarà ben conscio di avere 50% di possibilità di trovare un foglio bianco… e le stesse di trovare un foglio nero!

Se nel mondo in cui avviene il gioco regnano le leggi della meccanica quantistica questo esperimento (o gioco che dir si voglia) sarebbe del tutto diverso! Innanzitutto avremmo in mano un solo foglio di carta con il 50% delle possibilità di essere bianco… e con l’altro 50% nero. Questo non deriva dal fatto di non conoscere il colore del foglio, ma dal fatto che il foglio non è bianco né nero finché nessuno lo misura; oppure, volendo, è sia bianco che nero (equiprobabilmente bianco e nero finché non viene effettuata una verifica sul suo colore). Quando il nostro amico riceve la busta saprà che essa contiene un foglio che ha le stesse probabilità di essere bianco o nero, ma finché non apre la busta in essa è presente un foglio che è sia bianco che nero fino alla verifica del contenuto. Nel momento in cui si osserva il colore del foglio la funzione che descrive lo stato (che fino ad un attimo prima diceva bianco e nero) collassa in uno solo dei due… o bianco o nero. In pratica, il nostro foglio prende uno dei colori probabili solo nel momento in cui viene fatta la misura.

Per concludere diciamo che, quando si tratta con oggetti più piccoli di atomi, non ha senso parlare di in che punto si trova, ma bisogna piuttosto parlare di in quale volume è probabile che si trovi. L’equazione di Schrödinger, che rappresenta la fisica di un sistema quantistico, ha come soluzione un’equazione d’onda che deve essere interpretata come l’ampiezza di possibilità di posizione del sistema, non la posizione del sistema! In pratica, al contrario delle leggi della meccanica classica, non si sa dove si trova con certezza un sistema quantistico, ma si sa in quale volume dello spazio è possibile trovarlo.

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