Re: Dilemma onda corpuscolo

From: Paolo Brini <paolo.brini_at_iridiumpg.cancellacom>
Date: Sat, 17 Mar 2007 12:31:11 +0100

gatearray ha scritto:

> Da Wikipedia :
>
> ...
> L'evoluzione temporale di un sistema quantistico, infatti, presenta le
> caratteristiche tipiche delle onde (fenomeni di interferenza e diffrazione).
> All'atto della misura viene osservato un comportamento corpuscolare, vale a
> dire le grandezze estensive associate alla radiazione non vengono rilevate
> come un flusso continuo, ma diviso in quanti (dal latino quantum, quantit�,
> da cui il nome della teoria). In questo modo, non si � costretti a dire che
> la materia si comporta contemporaneamente come onde e particelle, che
> sarebbe una contraddizione, ma che l'evoluzione della distribuzione delle
> probabilit� ha caratteristiche ondulatorie, mentre all'atto della misura si
> riscontrano propriet� corpuscolari
> ...
>
> Da quanto dice Wikipedia sembrerebbe che la natura corpuscolare e
> ondulatoria non possano esistere insieme in una particella _quantistica_.

Ciao,

se consideriamo l'interpretazione della scuola di Copenhagen e il
formalismo usuale (Von Neumann-Dirac, ma qui � sufficiente la
formulazione di Schrodinger) della meccanica quantistica non
relativistica, possiamo associare sempre ad una particella una funzione
d'onda ed interpretare qualsiasi risultato sperimentale senza di volta
in volta concettualizzare o una particella o un'onda: il comportamento
che definiamo "corpuscolare" � una localizzazione al tempo t intorno a
un punto x. Nel caso ideale, come fa notare qualsiasi manualetto
didattico di m.q., se

?(x) = sqrt (?^3 (x - x?))

allora la posizione x ha un valore definito: lo stato scritto qui sopra
� l'autostato dell'operatore posizione con autovalore x'. Siccome
l'operatore hermitiano posizione � associato all'osservabile posizione e
siccome non c'� apparente motivo logico n� matematico per assegnargli un
ruolo privilegiato fra gli infiniti operatori, almeno in questo senso le
particelle si comportano sempre come onde e possiamo lasciar perdere le
difficolt� concettuali senza dover ammettere che un ente quantistico sia
simultaneamente un'onda e una particella.

> Invece io dopo tanti sforzi, e per me non fu banale, mi ero fatto l'idea
> esattamente opposta. Cioe' : Una particella _quantistica_ e'
> contemporaneamente onda e particella (dilemma onda corpuscolo), che a rigore
> come dice Wikipedia e' una contraddizione in termini, ma cio' serve per dare
> l'idea di concetti in realta' quantistici partendo da concetti classici.

Se ci limitassimo alla visione di cui sopra, non potremmo accettare
questa contraddizione in termini. Tuttavia non la scarterei, ma per
motivi molto diversi da quello che citi tu. In effetti, mi sembra che se
tu volessi dare l'idea di concetti quantistici partendo da concetti
classici, ammettere che un singolo ente esista oggettivamente e
simultaneamente come onda e corpuscolo porterebbe a notevolissime
difficolt� logico/ontologiche e poi fisiche. Eviterei proprio, almeno in
questa fase, di definire gli enti quantistici come elementi di realt�
oggettiva partendo da concetti di realismo ingenuo. Andare poi ad
attribuire diversi valori pre-assegnati a variabili nascoste (come
matematicamente si potrebbe tradurre la tua visione simultanea
onda-particella) creerebbe non pochi problemi di natura strettamente
fisico-matematica (vedi teorema di Kochen-Specker).

Per�, il motivo sostanziale per cui non � corretto escludere
definitivamente la tua visione nasce da interpretazioni diverse della
meccanica quantistica, come quella di Bohm del 1952.

Si definisce la meccanica di Bohm come una "interpretazione" della m.q.,
ma a rigore dovrebbe essere definita come una teoria diversa (a mero
titolo esemplificativo, non ha bisogno di alcuni postulati di Von
Neumann, e all'interno della teoria l'indeterminismo � puramente
predittivo, non fondamentale), sebbene faccia le stesse previsioni
sperimentali della m.q. non relativistica. Come forse saprai si tratta
di una teoria non relativistica a variabili nascoste che con grande
rigore sorregge il realismo, a costo di una non-localit� alla Einstein-
Podolsky-Rosen. Ovviamente, considerati i risultati di Bell, Aspect ecc.
(che Bohm non poteva conoscere, avendo formulato la teoria nel 1952,
come non poteva conoscere le limitazioni imposte dal teorema di
Kochen-Specker, e tutto ci� va a suo grande merito e sembra dotarlo di
impressionante capacit� profetica), non riusciamo a salvare il realismo
ingenuo, ma solo un realismo non immediato basato sulla non-localit�.
Secondo me questo � il motivo per cui Bohm rimase deluso quando
sottopose la sua teoria ed Einstein che la tratt� a dir poco con
freddezza: per Bohm era un passo da giganti salvare il realismo e porre
l'indeterminismo a livello non fondamentale, mentre Einstein sembrava
poter tollerare solo il pi� elegante realismo ingenuo.

Per Bohm, sia la funzione d'onda, sia le particelle (dotate di posizione
ben definita a qualsiasi istante di tempo) sono entit� fisiche reali.

La funzione d'onda guida il moto delle particelle attraverso l'equazione
pilota. Solo e soltanto la posizione delle particelle, e non il valore
di qualsiasi altra osservabile, ha un ruolo privilegiato, per cui non si
entra in una situazione di collisione con il teorema di Kochen-Specker
(cio� non siamo in una situazione di "no-go"). In questo senso la
dualit� onda-particella � oggettiva: un ente quantistico, che ci sia un
osservatore o no a misurarlo, � composto simultaneamente, in qualsiasi
istante, da una particella (caratterizzata da posizione) e da una
funzione d'onda. In questo contesto, e con le precisazioni riportate, la
tua affermazione

> Una particella _quantistica_ e' contemporaneamente onda e particella

� esatta.


Ti rimando a testi specialistici o ad ulteriore discussione per
approfondire la meccanica di Bohm (o di deBroglie-Bohm, perch� Bohm
riprende la teoria di deBroglie del 1927 dell'onda pilota), che in un
sol colpo risolve il problema del dualismo onda-particella da te citato,
il problema del collasso, della misura e altro ancora. Come accade
spesso, per�, non c'� rosa senza spine, e la meccanica di Bohm �
afflitta da altri problemi. Per di pi�, per brevit�, il mio discorso non
tiene conto che esistono interpretazioni diverse della teoria di Bohm
(cosi come esistono interpretazioni diverse dell'interpretazione Many
Worlds, dell'interpretazione della scuola di Copenhagen ecc... la
meccanica quantistica � cosi affascinante e misteriosa che abbiamo anche
le interpretazioni delle interpretazioni :-) ).

Ciao,

Paolo
Received on Sat Mar 17 2007 - 12:31:11 CET