Paradosso dell'amico di Wigner: esiste una realtà oggettiva?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Cos'è la realtà? E chi può rispondere a questa domanda? L'anno scorso, gli scienziati della Heriot-Watt University in Scozia hanno testato un interessante esperimento che suggerisce che la realtà oggettiva potrebbe non esistere.

Nonostante il fatto che una volta questa idea fosse solo una teoria, ora i ricercatori sono stati in grado di trasferirla sulle pareti del laboratorio universitario e quindi testarla. Poiché nel mondo quantistico misurazioni da posizioni diverse danno risultati diversi, ma allo stesso tempo sono ugualmente corrette, l'esperimento effettuato ha mostrato che nel mondo della fisica quantistica due persone possono osservare lo stesso evento e risultati diversi; tuttavia, nessuno di questi due eventi può essere percepito come sbagliato.

In altre parole, se due persone vedono due realtà diverse, allora non possono essere d'accordo su quale sia quella giusta. Questo paradosso è noto come "paradosso dell'amico di Wigner" e ora gli scienziati lo hanno dimostrato sperimentalmente.

La meccanica quantistica è una branca della fisica teorica che descrive le proprietà di base e il comportamento di atomi, ioni, molecole, elettroni, fotoni, materia condensata e altre particelle elementari.

Il paradosso dell'amico di Wigner

Nel 1961, il premio Nobel per la fisica Eugene Wigner si interrogava seriamente su cosa fosse la realtà oggettiva. Lo scienziato ha proposto uno dei più strani esperimenti di meccanica quantistica, che prevedeva l'idea che due persone potessero osservare due realtà diverse e nessuna delle due sarebbe tecnicamente sbagliata. Ma come?

In un esperimento mentale chiamato paradosso dell'amico di Wigner, due scienziati in laboratorio studiano un fotone, la più piccola unità quantitativa della luce. È interessante notare che questo fotone polarizzato, quando misurato, può avere polarizzazione orizzontale o polarizzazione verticale. Ma prima della misurazione, secondo le leggi della meccanica quantistica, un fotone esiste contemporaneamente in entrambi gli stati di polarizzazione, nella cosiddetta sovrapposizione.

Quindi Wigner ha immaginato come il suo amico in un altro laboratorio misura lo stato di questo fotone e ricorda il risultato, mentre Wigner stesso osserva da lontano. Allo stesso tempo Wigner non ha alcuna informazione sulla misurazione del suo amico, e quindi è costretto a supporre che il fotone e la sua misurazione siano in una sovrapposizione di tutti i possibili risultati sperimentali.

Ma questo è in netto contrasto con il punto di vista dell'amico di Wigner, che ha effettivamente misurato la polarizzazione del fotone e l'ha registrata! L'amico può anche chiamare Wigner e dirgli che la misurazione è stata effettuata (a condizione che il risultato non venga rivelato). Otteniamo così due realtà, contraddittorie tra loro, che mettono in dubbio lo status oggettivo dei fatti stabilito da due osservatori.

È interessante notare che fino al 2019 - fino a quando gli scienziati svedesi non hanno fatto lo stesso esperimento in laboratorio - il paradosso dell'amico di Wigner era puramente un esperimento mentale. Proprio come il famoso esperimento proposto dal fisico teorico austriaco Edwin Schrödinger.

Il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale che descrive l'assurdità della meccanica quantistica. Immagina di avere un gatto e una scatola. Nella scatola metti un gatto, una sostanza radioattiva e uno speciale meccanismo che apre una fiaschetta con del veleno. In caso di decadimento di un atomo radioattivo in una scatola chiusa - e questo può accadere in qualsiasi momento - il meccanismo aprirà il contenitore con il veleno e il gatto morirà. Ma puoi solo scoprire se un atomo radioattivo è decaduto o meno, puoi solo guardare nella scatola. Fino a questo punto, secondo i principi della fisica quantistica, il gatto è sia vivo che morto, cioè è in sovrapposizione.

Non esiste una realtà oggettiva?

I ricercatori hanno utilizzato sei fotoni entangled per creare due realtà alternative in laboratorio. Una realtà rappresentava la realtà di Wigner, l'altra la realtà del suo amico. L'amico di Wigner misurò la polarizzazione del fotone e salvò il risultato, dopo di che Wigner stesso eseguì una misurazione dell'interferenza per determinare se la misurazione e il fotone erano in sovrapposizione.

I risultati ottenuti dal team di scienziati sono stati contrastanti. Si è scoperto che entrambe le realtà possono coesistere, anche se portano a risultati inconciliabili, proprio come aveva predetto Eugene Wigner. Ma si possono conciliare?

L'idea che gli osservatori possano alla fine conciliare le loro misurazioni di alcune realtà fondamentali si basa su diversi presupposti.

Primo, i fatti universali esistono e gli osservatori possono concordare su di essi.

In secondo luogo, la scelta che fa un osservatore non influenza la scelta che fanno gli altri osservatori: questa ipotesi la fisica chiama località. Quindi, se esiste una realtà oggettiva con cui tutti possono essere d'accordo, allora tutte queste ipotesi sono vere.

Ma i risultati del lavoro degli scienziati della Heriot-Watt University, pubblicati sulla rivista Science Advances, indicano che la realtà oggettiva non esiste. In altre parole, l'esperimento suggerisce che una o più ipotesi - l'idea che ci sia una realtà con cui possiamo essere d'accordo, l'idea che abbiamo la libera scelta, o l'idea di località - devono essere sbagliate.

"Il metodo scientifico si basa su fatti universalmente concordati stabiliti da misurazioni ripetute, indipendentemente da chi ha effettuato le osservazioni", scrivono i ricercatori nel loro lavoro.

Non so voi, ma mi gira la testa, perché i risultati ottenuti forniscono prove concrete che, quando si tratta del campo della fisica quantistica, non esiste una realtà oggettiva.