Conoscete l'esperimento mentale del gatto di Schrodinger?

L'esperimento consisteva nel realizzare un sistema isolato dall'ambiente esterno, costituito come segue:

1) un sistema quantistico (per esempio un campione di materiale radioattivo) che avesse, nel giro di un ora, il 50% di probabilità di decadere in uno stato differente da quello iniziale

2) un rivelatore (per esempio un contatore Geiger) in grado di misurare se il decadimento fosse avvenuto o meno

3) una fiala di veleno sigillata, collegata al rivelatore di cui al punto precedente con un sistema che l'avesse aperta ad avvenuto decadimento

4) ed ovviamente il gatto, che nel giro di un ora sarebbe morto con una probabilita' del 50%

Schrodinger, con questo esperimento, voleva dimostrare la limitatezza della meccanica quantistica nel descrivere un sistema macroscopico. Infatti se si accetta (cosi` almeno la pensava Schrodinger) la sovrapposizione degli stati per sistemi microscopici (campione materiale radioattivo) allora deve valere anche in certe situazioni per sistemi macroscopici (gatto). Ma questo sembra impossibile?

Cosa ne pensate?

La risposta classica è: quando il fisico osserva il sistema (per esempio apre la stanza). È più o meno la cosiddetta "interpretazione di Copenhagen", secondo cui la scienza è fatta dagli uomini, e non tratta che delle misurazioni che questi compiono. Di più non è lecito chiedersi: domande su cosa sia dello stato prima della misura sono senza significato.

La maggior parte dei fisici ha in effetti rinunciato a queste domande accontentandosi pragmaticamente degli spettacolari risultati sperimentali della teoria: un approccio che il famoso fisico americano Richard Feynman battezzò come "zitto e calcola".

Ma mi sembra interessante poter analizzare questa faccenda, senza fermarsi alla superficie...

epicurus

Scienza e la filosofia sono state per parecchio tempo compagne di cammino, ora non più.... ma secondo le ultime teorie c'è buona possibiltà che ritornino assieme. La meccanica quantistica avrà bisogno di ulteriori perfezionamenti e.. probabilmete dovrà attingere dalla filosofia... Comunque il quesito del gatto mi sembra molto complesso. Qui bisogna masticare bene varie discipline

io penso questo a riguardo.

L'esperimento "pensato" del gatto di Schrodinger serve per illustrare in modo intuitivo un concetto cardine della meccanica quantistica, ovvero il principio di sovrapposizione, ovvero il fatto che un sistema è descritto dalla combinazione lineare o sovrapposizione di stati diversi. E' poi la teoria della misura quantistica e della decoerenza che ha studiato il modo con il quale avviene la misura di uno stato quantico.

Diverso è il discorso sui sistemi macroscopici. Infatti esiste un principio, detto principio di corrispondenza, che dimostra che al tendere a zero del quanto di energia h, la meccanica quantistica e la meccanica classica sostanzialmente concidono.

Il principio di sovrapposizione anche se strano, è alla base di molti fenomeni studiati nell'ambito dell'ottica quantistica.

e si` Lachesis, la questione e` veramente complicata...

Nell'attesa speranzosa che qualcuno possa risolvere qualche mio dubbio a riguardo post un'altra informazione.

Jonathan Friedman e collaboratori hanno recentemente realizzato un sistema macroscopico che può essere in un certo senso l'equivalente del gatto contemporaneamente vivo e morto (Nature 406, 43); ovviamente nei loro esperimenti reali i fisici non usano gatti come negli esperimenti concettuali, ed in questo caso hanno usato uno SQUID, un particolare dispositivo superconduttore, che sono riusciti a porre in uno stato in cui contemporaneamente passa e non passa corrente


a presto,
epicurus

quando avevo scritto il mio ultimo post non avevo ancora letto l'intervento di bert...

comunque, bert, potresti essere piu` preciso? Cioe`, come si risolve il problema della sovrapposizione degli stati con il gatto?


epicurus

è complesso. per prima cosa a sisyemi macroscopici si applica la meccanica razionale, e non quella quantistica.

In generale quando un sistema quantistico è descritto come sovrapposizione di stati. Quando il sistema interagisce con l'ambiente esterno (il quale può essere descritto in termini quantistici in modo riguroso ammettendo alcune semplificazioni) il suo stato collassa ed il risultato è la misura dell'osservabile.

Il fatto è che, secondo me, il gatto è "collassato" nel suo stato "classico" (ovvero di non-sovrapposizione) già prima dell'esperimento.

Why?

Bert, e` una mia impressione o vi e` una lacuna nell'attuale MQ riguardo questo problema?

Perche` dici che il gatto e` gia` collassato ancor prima dell'esperimento? Ti attieni alla teoria o e` una tua idea?

Quello che non capisco e` perche` lo SQUID di Friedman (vedi qualche mio post indietro) puo` andare in sovrapposizione mentre il gatto no. Dov'e` la differenza? (Qui possiamo anche mettere una persona al posto del gatto.)

Alcuni dicono che sia l'anima a far collassare il sistema in un unico stato, ma a me (e penso anche a te) questa soluzione non piace molto.

aspetto lumi,
epicurus

allora epicurus,

tu stai chiedendo spiegazioni su cose assai complesse di cui io so per studi precedenti, ma di cui non mi occupo, quindi non ho la possibilità di essere esaustivo. Inoltre, l'essere esaustivo in questo caso vorrebbe dire anche essere rigoroso, e l'ottica quantistica è abbastanza complessa ed implica una conoscenza approfondita della meccanica quantistica.

Il punto della questione è che è possibile in ottica quantistica ottenere stati di sovrapposizione appositamente preparati che hanno un elevato grado di coerenza.
Se questo stato rimane nel vuoto imperturbato, lui continua ad esistere nel suo stato di sovrapposizione. Quando interagisce con l'esterno, collassa il suo stato. Nel caso particolare dell'esprimento di cui parti e dui mi sono peritato di leggere su nature, lo SQUID è semplicmente un apparato in grado di creare questi stati di sovrapposizione con caratteristiche volute (in questo caso specifico si parla di due stati di flasso magnetico). Sbagli quando dici che lo SQUID VA IN SOVRAPPOSIZIONE. Lo squid è capace di creare stati magnetici di sovrapposizione. Ma uno stato di sovrapposizione si genera a partire da stati puri. Adesso il caso del paper che hai citato è interessante perchè correla stati macroscopici, i quali, però, son pur sempre flussi magnetici stati puri. Come potresti mai considerare un ogeetto così "macroscpico" come un gatto come sovrapposizione? L'esperimento pensato di Schroidinger è didatticamente utile, secondo me, per comprendere come nella realtà macroscopica le leggi della meccanica quantistica siano un po' strane, mentre non lo sono se vai nel microscopico.

A questo punto la questione del collasso è, aimè, molto complessa. Si tratta di definire un operatore che rappresenti l'ambiente e che quando opera sullo stato di sovrapposizione lo fa collassare.

accetto il tuo consiglio bert, che senza solide basi di MQ non si puo` risolvere il mio quesito

peccato...

epicurus