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Cos’è il gatto di Schrodinger? Il paradosso dell’esperimento teorico

In cosa consiste e cosa voleva dimostrare Schrodinger con questo esperimento mentale

In molti avranno sicuramente sentito parlare del Gatto di Schrodinger, ma non tutti, molto probabilmente, sanno a cosa si riferisce e qual è il suo significato. Non è una razza di gatti e non è un gatto vissuto in passato, ma solamente una metafora per spiegare un paradosso dei principi della meccanica quantistica.

Cos’è il gatto di Schrodinger? Il paradosso dell’esperimento teorico

Il gatto di Schrödinger è una famosa ipotesi di esperimento mentale che degenera in un paradosso, aiutando ad illustrare alcune interpretazioni controintuitive della meccanica quantistica. In questo breve articolo andiamo a spiegare in cosa consiste l’esperimento e perché e cosa voleva dimostrare con esso lo scienziato.

Che cos’è l’esperimento del Gatto di Schrodinger

Nel 1935, Erwin Schrödinger, scienziato austriaco che nel 1933 si è aggiudicato il Premio Nobel per la fisica, ha ideato un esperimento teorico diventato famoso con il nome “il paradosso del gatto di Schrödinger”. Scopo di Schrödinger era quello di provare i limiti e le debolezze della meccanica quantistica.

L’esperimento

L’esperimento di Schrödinger è puramente teorico. Pertanto, ciò che andremo a descrivere nelle prossime righe, non è realmente accaduto. Lo si deve solo immaginare.

All’interno di una scatola sigillata inseriamo un gatto e un meccanismo che può – o non può – scattare, rilasciando del veleno. Il tempo di permanenza del gatto e del meccanismo nella scatola è di 1 ora. In questo arco di tempo, la probabilità che il meccanismo scatti è del 50%. Sempre del 50% è la probabilità che il meccanismo non scatti e quindi non accada nulla. Pertanto, durante quest’ora di permanenza nella scatola, il gatto può morire o restare in vita in probabilità uguali.

Quindi, alla domanda se dopo 1 ora estrarremo il gatto vivo o morto, non si può avere una risposta corretta, perché entrambe le situazioni possono accadere o meno in egual misura.

Gatto di Schrodinger: psicologia

A livello mentale e di ragionamento, l’esperimento di Schrodinger ci pone in uno stato di indeterminazione.

Immaginando di osservare la scatola dall’esterno, non possiamo stabilire se il gatto ne uscirà vivo o morto. L’unica cosa certa, è che ognuna di queste due situazioni ha una probabilità di accadimento pari al 50%.

Dopo un’ora, per fugare ogni dubbio e scoprire cosa è accaduto, basta aprire la scatola e guardare all’interno.

Adottando un punto di vista piuttosto bizzarro, possiamo dire che il gatto è sia vivo che morto, con la stessa probabilità. Ed è proprio questo il concetto su cui si fonda il paradosso di Schrödinger.

Questo ragionamento, che di primo acchito può sembrare assurdo, è effettivamente assurdo se si considera il gatto inteso come animale. Il ragionamento, invece, ha più senso, se si considerano le particelle da cui gli atomi sono composti. Elettroni e protoni, infatti, nel medesimo istante, possono trovarsi in tanti stati diversi per spiegare i fenomeni che le coinvolgono.

I principi della fisica quantistica

La fisica quantistica è la scienza che spiega i fenomeni delle particelle subatomiche: elettroni, protoni, neutroni, fotoni, etc…

La materia è composta da elementi, di cui fanno parte le particelle quantistiche. Queste sono particelle microscopiche della materia che rispondono alle leggi della meccanica quantistica. Di fatto, tali particelle hanno una duplice natura: da un lato si comportano infatti come corpuscoli, dall’altro lato come onde.

Secondo la meccanica quantistica, fino a quando noi non ci mettiamo a guardare esattamente dove una di queste particelle si trova, possiamo dire che, potenzialmente, queste possono trovarsi ovunque. Esiste infatti una probabilità statistica che ognuna di queste particelle possa trovarsi in svariati punti, e in tutte le posizioni possibili.

Si dice quindi che le particelle si trovano in una “super-posizione”: nel medesimo istante stanno ovunque. Quando poi la particella viene osservata e misurata, le “super-posizioni” collassano ed è possibile definire una sola posizione specifica e ben definita.

Gatto di Schrodinger: spiegazione semplice

Sulla base di quanto appena spiegato, quindi, le particelle quantiche possono essere ovunque, e si materializzino in uno specifico punto localizzato, solo quando le si va ad osservare.

A questo punto, ritornando all’esperimento del gatto chiuso nella scatola, solamente nel momento in cui andremo ad aprire la scatola, la probabile “sovrapposizione di stati” si potrà risolvere, in un modo o nell’altro.
Pertanto, che il gatto sia vivo o sia morto, dipende solo dalla nostra osservazione.

gatto di schrodinger
Una statua di Erwin Schrödinger presso l’Università di Vienna.

Il paradosso del gatto di Schrodinger

L’esperimento teorico di Schrodinger è diventano famoso come il “paradosso del gatto di Schrodinger”. Questo perchè lo scienziato ha applicato le idee che funzionano per le particelle atomiche (nel cosiddetto “mondo microscopico”), a creature/oggetti che fanno parte del mondo ordinario (il cosiddetto “mondo macroscopico”).

È chiaramente un paradosso parlare di gatti vivi e morti al tempo stesso. Ma l’assurdità del ragionamento è proprio quello che Schrodinger voleva dimostrare, ovvero evidenziare la stranezza del comportamento delle particelle atomiche. Perché se un gatto si comportasse come tali particelle, noi lo potremmo considerare vivo e morto nel medesimo istante.

Il significato dell’esperimento del Gatto di Schrodinger

Concludendo, dunque, il paradosso del gatto di Schrödinger, è solamente un modo bizzarro e portato ai limiti estremi per criticare l’interpretazione ortodossa della meccanica quantistica, superando il limite delle leggi probabilistiche.

Ad oggi, la meccanica quantistica viene ancora interpretata con le leggi probabilistiche e, dunque, il paradosso di Schrödinger non ha soluzione.

Federica Ermete

Nata a Busto Arsizio nel 1982, dopo il diploma si trasferisce a Cremona – dove vive tutt’ora – per conseguire la laurea in ambito umanistico. Sia per formazione professionale che per passione personale, i suoi ambiti di specializzazione sono l’alimentazione, la salute, il fitness di cui è appassionata anche nella vita quotidiana, ed il benessere naturale. Collabora con entusiasmo con la redazione di Tuttogreen dal giugno 2020.

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