Multiverso e mondi paralleli: la nuova frontiera della fisica quantistica

Esplora il concetto sconvolgente di mondi paralleli nella fisica quantistica, dalla teoria dei molti mondi alle affascinanti possibilità.

Avete mai pensato all’esistenza di mondi paralleli al nostro? Preparatevi a intraprendere un viaggio attraverso l’intricato arazzo della fisica quantistica, dove la realtà si piega e diverge in modi che sfidano la nostra stessa comprensione dell’universo.

Il mondo della meccanica quantistica

La meccanica quantistica è una teoria fondamentale della fisica che descrive le proprietà fisiche della natura alla scala degli atomi e delle particelle subatomiche.

Al centro di questa teoria fondamentale della fisica c’è il concetto di dualità onda-particella, in cui le particelle presentano comportamenti sia ondulatori sia particellari. Questa dualità introduce un senso di incertezza e complessità, in quanto gli elettroni, ad esempio, possono essere dispersi come onde ma anche rilevati come particelle discrete.

Ad aumentare l’intrigo c’è il fenomeno della superposizione, in cui le particelle possono esistere in più stati contemporaneamente. Un elettrone potrebbe esistere in una sovrapposizione di “su” e “giù” o “qui” e “là”, sfidando le nostre nozioni classiche di una realtà singolare. A complicare ulteriormente le cose c’è il principio di indeterminazione, secondo il quale non possiamo conoscere con precisione la posizione e la quantità di moto di una particella allo stesso tempo.

Questi concetti possono essere piuttosto frustranti perché l’obiettivo finale della fisica è quello di fare previsioni sul comportamento degli oggetti del nostro universo.

La meccanica quantistica ci fornisce uno strumento per fare previsioni: l’equazione di Schrödinger. L’equazione di Schrödinger attribuisce a ogni particella una funzione d’onda, un costrutto matematico che racchiude la natura probabilistica delle particelle subatomiche. In altre parole, la funzione d’onda ci dice dove c’è la possibilità di vedere la particella e dove no.

Tuttavia, questo quadro standard incontra un problema quando gli scienziati effettuano una misurazione. Quando una particella non viene osservata, la sua funzione d’onda si evolve secondo l’equazione di Schrödinger. Ma quando gli scienziati effettuano una misurazione, questa funzione d’onda “collassa”, essenzialmente scomparendo, e la particella appare in una delle posizioni possibili.

La domanda è quindi: come può il mondo quantistico avere due risultati per quanto riguarda il comportamento della funzione d’onda?

Nell’immagine standard, la funzione d’onda obbedisce all’equazione di Schrödinger quando le persone non guardano, per poi collassare immediatamente quando le persone guardano. Questo non è qualcosa che Albert Einstein vorrebbe vedere.

Per questo motivo sono emerse alcune nuove teorie, come la teoria dei molti mondi, secondo la quale la funzione d’onda non è un semplice strumento matematico, ma un oggetto esistente.

In questa interpretazione, non esiste una misura o un trucco magico che faccia collassare la funzione d’onda. Invece, a ogni particella dell’universo viene assegnata la sua funzione d’onda privata, che continua a evolversi secondo l’equazione di Schrödinger.

Dalla visione di Everett all’ipotesi di Poirier: Alla scoperta dell’evoluzione del multiverso

La storia del concetto di multiverso inizia con la mente pionieristica di Hugh Everett, che ha dato il via a un cambiamento di paradigma con la sua proposta rivoluzionaria: la teoria dei “molti mondi”. Questa idea audace sfidava la comprensione convenzionale della realtà, postulando l’esistenza di una moltitudine infinita di universi paralleli.

Questo concetto audace sfida la nostra comprensione della realtà alle scale più piccole. A titolo di esempio, immaginiamo il lancio di una moneta quantistica. Nel mondo classico, la moneta avrebbe un esito di testa o croce. Nel regno quantistico, invece, la moneta può esistere in una sovrapposizione di entrambi gli stati simultaneamente, finché non viene osservata. Everett suggerisce che questa superposizione si estende oltre la nostra percezione, creando una serie di mondi paralleli in cui ogni lato della moneta diventa una realtà. È come avere più copie della realtà, ognuna delle quali prende una strada diversa. Ciò significa che ogni evento quantistico, per quanto piccolo, potrebbe potenzialmente creare una ramificazione di mondi paralleli.

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Con il passare degli anni, i fisici hanno approfondito l’enigma quantistico e Bill Poirier è emerso come un tedoforo dell’evoluzione del multiverso. L’idea di Poirier, l’ipotesi dei molti mondi interagenti (MIW), rappresenta un’evoluzione tangibile della visionaria congettura di Everett. Invece di semplici mondi paralleli, Poirier suggerisce che questi mondi possono interagire e influenzarsi a vicenda, come le increspature che si diffondono in uno stagno.

Secondo Everett e Poirier, quando osserviamo un’entità quantistica, invece di collassare in un unico stato, come afferma la teoria della fisica quantistica, l’universo si divide in più versioni, ognuna corrispondente a un risultato diverso.

Nel crogiolo dell’esplorazione intellettuale, dalla teoria dei “molti mondi” di Everett all’ipotesi dei “molti mondi interagenti” di Poirier, assistiamo alla fusione alchemica di immaginazione ed empirismo. Tuttavia, sebbene la teoria dei molti mondi offra una prospettiva avvincente, essa attende ancora una convalida sperimentale definitiva. Tuttavia, le sue profonde implicazioni riverberano nei corridoi della fisica teorica, rinvigorendo le discussioni e accendendo il fervore nella ricerca della conoscenza.

Svelare i misteri quantistici attraverso i mondi paralleli

Recenti ricerche della Griffith University e della UC Davis hanno fornito un intrigante supporto all’ipotesi di Poirier. Hanno introdotto un approccio ai fenomeni quantistici in cui tutti gli effetti quantistici sono dovuti alle interazioni tra un numero grande ma finito N di mondi paralleli. È stato dimostrato che una serie di effetti quantistici generici sono conseguenze della repulsione reciproca tra questi mondi.

Pensate a questi mondi paralleli come a un insieme di partner di danza invisibili, ognuno dei quali si muove al proprio ritmo. Ma ecco il colpo di scena: non amano avvicinarsi troppo. Proprio come quando si cerca di spingere due magneti insieme e questi si respingono, questi mondi paralleli si allontanano l’uno dall’altro. Questa spinta e attrazione, chiamata repulsione, risulta essere la chiave per capire perché le particelle nel mondo quantistico possono fare cose che sembrano impossibili.

Uno di questi trucchi quantistici è il tunnelling quantistico. Immaginate una minuscola particella intrappolata in una scatola. Classicamente, non dovrebbe essere in grado di fuggire, come una biglia incastrata in una ciotola. Ma nel mondo quantistico, grazie alla repulsione tra mondi paralleli, la particella può magicamente sgattaiolare attraverso le pareti della scatola e apparire dall’altra parte.

Ora, pensate alle particelle che possono trovarsi in due luoghi contemporaneamente. È come essere in due aule diverse nello stesso momento. Sembra assurdo, vero? Ma nel mondo quantistico dei mondi paralleli questo è possibile perché la repulsione tra i mondi permette alle particelle di esistere in molti luoghi contemporaneamente.

Quindi, la prossima volta che sentirete parlare di particelle che attraversano le barriere o che si trovano in più luoghi contemporaneamente, ricordatevi dei mondi paralleli e della loro danza repulsiva. Sono la chiave dei misteri quantistici che continuano a stupire e a lasciare perplessi gli scienziati.

Riferimenti

  1. Poirier, B. (2019). Many Interacting Worlds Theory of Quantum Mechanics. Physical Review X, 9(4), 041052.
  2. Carroll, S. (2019). Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime. Dutton.
  3. Vilenkin, A. (2011). The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics. Scientific American.
  4. Stanford Encyclopedia of Philosophy. (2021). Interpretations of Quantum Mechanics.
  5. Space.com. (2023). How an inflating universe could create a multiverse.
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Quantum Soul
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Evangelista della scienza, amante dell'arte

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