In questo anno di forti cambiamenti, abbiamo volto lo sguardo verso una teoria in grado di esprimere al meglio la nostra visione del futuro: la teoria quantistica. Questo pensiero non solo ha permesso di espandere la concezione di meccanica e fisica, ma consente di essere flessibili ed analizzare i problemi da diversi punti di vista, trasformandoli, molto spesso, in opportunità.
In occasione del Natale, partendo dai principi della teoria quantistica, abbiamo pensato di raccontarvi di come una semplice fiaba sia riuscita negli anni ad innescare un vero e proprio “terremoto” nella comunità scientifica di tutto il mondo.
Mettetevi comodi perché, come in tutti i racconti natalizi, il protagonista assoluto sarà Santa Claus, ma non mancheranno i “nemici”.
Tanto tempo fa
Si è sempre saputo che Santa Claus utilizza la migliore tecnologia e la scienza più avanzata per realizzare ciò che sembra impossibile: la consegna di così tanti regali, in tutto il mondo, in una sola notte.
Ma c’è da sempre stata una domanda che assilla ogni anno la mente dei migliori scienziati del mondo: come fa Santa Claus a visitare tutti quei luoghi diversi in un periodo così breve?
Ammettiamolo: solo una notte, considerando che il tempo può essere esteso fino a 48 ore sfruttando i diversi fusi orari, non è molto per consegnare regali a circa 8 miliardi di persone. Assumendo una dimensione media della famiglia di quattro persone, Santa Claus dovrebbe consegnare regali a circa 11.500 case ogni secondo, per concludere il lavoro entro quelle 48 ore.
IMPOSSIBILE dunque. Per la fisica classica.
Ma Santa Claus è riuscito, come nessun altro, a sfruttare i principi della fisica quantistica con molta maestria e, perché no, anche un po' di “magia"…che il viaggio abbia inizio!
Schrödinger vs Santa Claus
In poche parole, la teoria quantistica consente agli oggetti (e alle persone?) di trovarsi in molti posti contemporaneamente. Questo è l'ingrediente chiave, che permette la consegna straordinariamente efficiente dei regali la Vigilia di Natale.
Per i fisici quantistici non ci sono dubbi che Santa Claus stia sfruttando la “coerenza quantistica macroscopica”, che è esattamente la stessa risorsa utilizzata dalle tecnologie quantistiche all'avanguardia per superare le tecnologie basate sulla fisica classica.
In fisica le particelle vengono usualmente descritte mediante una funzione d'onda che evolve nel tempo secondo l'equazione di Schrödinger. In particolare, il principio di sovrapposizione gioca un ruolo fondamentale nella spiegazione di tutti i fenomeni di interferenza osservati. Tuttavia, questo comportamento è in contrasto con la meccanica classica: a livello macroscopico, infatti, non è possibile osservare una sovrapposizione di stati distinti. Un esempio ben noto è fornito dal paradosso dell’ormai celebre gatto.
Nell’esperimento di Schrödinger, un sistema microscopico (per esempio lo stato quantistico di una particella) può influenzare un sistema macroscopico (il gatto nella scatola). Se la particella decade, il gatto muore, se la particella non decade il gatto non muore. Sino a che non viene effettuata una misura sulla particella il gatto è sia morto che vivo, ossia in uno stato di sovrapposizione di entrambi gli stati quantistici.
Analogamente, nel caso dei regali di Natale, la misura che determina lo stato macroscopico è il comportamento che si è tenuto nelle settimane antecedenti: se ci si è comportati bene il decadimento favorito è quello della presenza del regalo, altrimenti niente regalo.
Einstein vs Santa Claus
E come in ogni fiaba natalizia che si rispetti, c’è sempre l’ombra di qualche “Grinch”.
Storicamente l'idea che un oggetto possa trovarsi in una sovrapposizione macroscopica ha portato a diverse polemiche nel corso degli anni. In effetti, molti scienziati si sono chiesti se la fisica quantistica possa davvero funzionare nella realtà. Probabilmente il critico più famoso è stato Albert Einstein, che ha contribuito a scoprire la fisica quantistica più di 100 anni fa, ma poi ha trascorso il resto della vita a sostenere quanto fosse incompleta.
Anche dopo aver scatenato una rivoluzione nella fisica ed essersi affermato come l'uomo più intelligente della storia, Einstein non era ancora famoso come Santa Claus, quindi, molto probabilmente, è per questo che si sparse la voce che il Natale non piacesse proprio al buon Albert.
Alcuni credono che Einstein abbia cercato di screditare Santa Claus, sostenendo che le sovrapposizioni quantistiche sono impossibili, in modo che nessuno potesse visitare tutta l’umanità in una sola notte.
Niente paura però…al giorno d'oggi gli scienziati hanno ampiamente accettato che le sovrapposizioni siano reali, insieme quindi a Santa Claus.
E vissero...
Anche se siamo d'accordo sul fatto che Babbo Natale utilizzi la fisica quantistica per portare doni a tutta l’umanità nella stessa notte, non capiamo ancora esattamente come lo faccia realmente.
Quando osserviamo un oggetto quantistico, lo troviamo sempre e solo in un posto alla volta. Questo ci dice che le sovrapposizioni sono molto fragili. Il solo guardarle, le fa "collassare", il che significa che l'oggetto finisce in un solo punto e tutte le altre possibilità svaniscono.
Siamo abbastanza sicuri che Santa Claus abbia sviluppato una tecnologia avanzata per proteggere la sua sovrapposizione quantistica e impedire che un tale collasso rovini le feste. Ma, per ogni evenienza, consigliamo a tutti di comportarsi bene le settimane antecedenti il Natale, di andare a letto presto la Vigilia di Natale e, suggeriamo di non cercare di intravedere Santa Claus onde evitare di far crollare così la sua perfetta sovrapposizione.
E, mentre i nostri Engineer continuano a lavorare imperterriti per carpire la tecnologia che utilizza il nostro secolare vecchietto nella risoluzione di questo dilemma epico, vi auguriamo un felice e sereno Natale, certi che, anche quest’anno, il regalo arriverà in tutte le case del mondo.
