CORSO DI MECCANICA QUANTISTICA: 9 Principi di Incertezza e Complementarietà

Il principio di incertezza e la complementarietà

Nel 1927 il giovane fisico tedesco Werner Heisenberg propose un’idea che avrebbe cambiato per sempre la nostra visione del mondo. Era qualcosa di così rivoluzionario che persino i suoi colleghi faticarono ad accettarla: il principio di incertezza.

Heisenberg ci disse che, quando si parla di particelle microscopiche come elettroni o fotoni, non possiamo conoscere con assoluta precisione tutto nello stesso momento. Se proviamo a misurare con grande accuratezza la posizione di una particella, perdiamo inevitabilmente informazione sulla sua velocità o sulla sua quantità di moto. Se invece vogliamo sapere con esattezza come si muove, la sua posizione diventa più sfumata.

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Non un limite degli strumenti, ma della natura

La cosa sorprendente è che questa incertezza non dipende da strumenti troppo poco sensibili o da errori di laboratorio: è un limite intrinseco della natura stessa. Significa che il mondo quantistico non ci permette di avere un “quadro perfetto” di una particella, perché essa non possiede contemporaneamente una posizione e un movimento ben definiti, come invece siamo abituati a pensare nel mondo quotidiano.

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Una realtà sfuggente

Questo principio ci costringe a cambiare prospettiva. La fisica classica, quella che governa i pianeti e i pendoli, si basava sull’idea di un determinismo assoluto: se conosciamo lo stato di un sistema, possiamo prevedere con certezza il suo futuro. La meccanica quantistica, invece, ci dice che a livello microscopico questo non è più possibile. Il futuro delle particelle non è scritto in maniera rigida: esistono solo probabilità, possibilità che si concretizzano solo nel momento della misura.

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Complementarietà

Un concetto strettamente legato è la complementarietà, introdotta da Niels Bohr, collega e talvolta “rivale” di Heisenberg. Secondo Bohr, in certi esperimenti le particelle si comportano come corpuscoli, in altri come onde. Questi due aspetti non sono contraddittori, ma complementari: per descrivere appieno la realtà quantistica dobbiamo accettare entrambe le immagini, anche se sembrano incompatibili alla logica classica.

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Un cambiamento di visione

Il principio di incertezza non è soltanto una regola matematica, ma una finestra aperta su un mondo in cui la realtà stessa è più fluida e sfuggente di quanto immaginassero i fisici classici. Ha profonde conseguenze filosofiche, perché ci ricorda che non tutto può essere previsto o controllato, e che la natura, nelle sue fondamenta, danza sempre sul filo dell’indeterminazione.