Il mondo dei quanti

Introduzione

«È possibile che la natura sia così assurda come sembra da questi esperimenti con gli atomi?».
Questa domanda è alla base delle discussioni che, negli anni ’20 del XX secolo, si protraevano fino a notte fonda tra il fisico Werner Heisenberg e il suo mentore Niels Bohr, intenti a scrive­re le regole fondamentali di un modo completamente nuovo di intendere la realtà.
I due scienziati stavano scoprendo un universo davvero stra­no: quello dei quanti è un mondo in cui le cose possono esistere in due posti contemporaneamente e diventare inspiegabilmente collegate tra loro a prescindere dalla distanza che le separa. Nel regno degli atomi, degli elettroni e delle particelle di luce, sem­bra che gli oggetti cambino il proprio comportamento nel mo­mento stesso in cui sono osservati. Secondo Heisenberg, questa non poteva essere davvero la realtà.
Dopo quasi un secolo di intense ricerche, oggi conosciamo la risposta alla domanda di Heisenberg. Nel mondo microscopico degli atomi e dei loro costituenti, la nostra comprensione della realtà basata sul senso comune viene meno e bisogna applicare regole diverse. La meccanica quantistica non ha mai fallito un test sperimentale.
Questo primo volume della collana “Instant Expert” ci aiuterà a conoscere questo strano universo e i personaggi affascinanti che l’hanno scoperto. Tra loro, Albert Einstein, che odiava l’i­dea che la meccanica quantistica potesse essere responsabile di una «fantasmatica azione a distanza», ed Erwin Schrödinger, che escogitò il famoso esperimento mentale del gatto per dimo­strare l’assurdità di questo luogo bizzarro.
Cosa significa tutto ciò? Gli oggetti diventano reali soltan­to quando sono osservati? È vero che ogni nostra misura genera nuovi universi? E quali sono le implicazioni per le fondamenta della realtà?
Oltre a interrogativi inquietanti, la meccanica quantistica ci ha però regalato molti oggetti concreti: i laser, i reattori nucleari e i transistor alla base dei computer e di tutte le tecnologie digitali. E promette ancora più novità per il futuro: computer più potenti di qualunque altro costruito finora, la capacità di co­municare in assoluta riservatezza e, addirittura, il teletrasporto quantistico.
Questo volume esplora anche il ruolo della meccanica quan­tistica nella biologia. Sembra infatti che l’evoluzione abbia sfrut­tato la stranezza dei quanti nel progettare la biochimica della vita, dai sistemi di orientamento degli uccelli alla fotosintesi.
Alcune idee della meccanica quantistica stanno persino ini­ziando a diffondersi nell’ampia scala del cosmo. Molti fisici pen­sano che, combinandole con la teoria della relatività generale di Einstein, potranno rivelarci un nuovo modo di comprendere il Big Bang e la natura dello spazio e del tempo.
I pensieri dei più importanti fisici e una selezione dei miglio­ri articoli della rivista «New Scientist» sono stati qui raccolti per aggiornarvi sul passato, il presente e il futuro del mondo dei quanti, le sue applicazioni e le sue avvincenti implicazioni.
Alison George