Un nuovo studio collega relatività di Einstein e meccanica quantistica

I fisici hanno proposto modifiche al famigerato “paradosso del gatto di Schrödinger” che potrebbero aiutare a spiegare perché le particelle quantistiche possono esistere in più di uno stato contemporaneamente, mentre gli oggetti di grandi dimensioni (come l’universo) apparentemente non possono farlo.

Le strutture più grandi dell’universo sembrano seguire le regole della relatività di Einstein, mentre gli oggetti più piccoli obbediscono alla meccanica quantistica. Le modifiche proposte alle equazioni del gatto di Schrödinger possono aiutare a unire le due teorie?

Il collasso del sistema

Le bizzarre leggi della fisica quantistica postulano che gli oggetti fisici possono esistere in una combinazione di più stati, come trovarsi in due posti contemporaneamente o possedere diverse velocità contemporaneamente. Secondo questa teoria, un sistema rimane in tale “sovrapposizione” finché non interagisce con un dispositivo di misurazione, acquisendo solo valori definiti come risultato della misurazione. Un cambiamento così brusco nello stato del sistema è chiamato collasso.

Il fisico Erwin Schrödinger riassunse questa teoria nel 1935 con il suo famoso paradosso felino, usando la metafora di un gatto in una scatola sigillata che è contemporaneamente vivo e morto finché la scatola non viene aperta, facendo così crollare lo stato del gatto e rivelandone il destino.

Tuttavia, l’applicazione di queste regole a scenari del mondo reale deve affrontare delle sfide, ed è qui che sorge il vero paradosso. Mentre le leggi quantistiche valgono per il regno delle particelle elementari, gli oggetti più grandi si comportano in accordo con la fisica classica come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein, e non vengono mai osservati in una sovrapposizione di stati. Descrivere l’intero universo utilizzando i principi quantistici pone ostacoli ancora maggiori, poiché il cosmo appare del tutto classico e non dispone di alcun osservatore esterno che serva da dispositivo di misurazione del suo stato.

“La domanda è: può l’Universo, che non ha un ambiente circostante, trovarsi in una tale sovrapposizione?”
L’autore principale dello studio, Matteo Carlesso, fisico teorico dell’Università di Trieste, ha dichiarato “Le osservazioni dicono di no: tutto segue le previsioni classiche della Relatività Generale. Allora, cosa significa una tale sovrapposizione?”

Per affrontare questa questione, Carlesso e i suoi colleghi hanno proposto modifiche all’equazione di Schrödinger, che governa il modo in cui tutti gli stati, compresi quelli in sovrapposizione, evolvono nel tempo. Attendiamo maggiori progressi su questo punto.