Meccanica Quantistica: Cos'è l'effetto Stark - Lo Surdo

Come visto in un post precedente, le lampade a fluorescenza emettono luce diseccitando gli elettroni del gas che contengono. Con una scarica elettrica questi passano ad un livello a energia più elevata: quando tornano allo stato fondamentale emettono luce con una lunghezza d’onda corrispondente alla differenza di energia tra i livelli atomici.  Ciascun elemento atomico ha un suo spettro di righe di emissione (e assorbimento), fisse e immutabili, definite dalla struttura atomica e dalle leggi della meccanica quantistica, che stabiliscono l’energia del fotone emesso nella transizione tra i due orbitali.

È possibile però alterare questi orbitali e modificarne l’energia corrispondente. Ponendo un  atomo in un campo elettrico, gli elettroni e, dotati di carica negativa, risentiranno della forza elettrostatica di Coulomb, passando in media più tempo nella regione a potenziale più alto e meno a quella a potenziale più basso. Gli orbitali atomici risultano distorti e la loro energia modificata  a seconda dell’orientazione del campo elettrico e della loro forma originale.

Ad esempio un orbitale sferico (s, quello a più bassa energia nel livello) risulterà allungato nella direzione del campo elettrico. Gli orbitali superiori (p), hanno la forma di tre birilli ciascuno parallelo ad uno degli assi cartesiani: quello orientato come il campo elettrico sarà quello maggiormente distorto e con uno spostamento maggiore di energia.

Perciò –ad esempio – nella transizione tra i livelli p, quella che era una riga spettrale unica, ossia luce di un solo colore, viene quindi divisa in varie righe a frequenza  diversa. Maggiore l’intensità del campo elettrico e maggiore sarà la separazione delle righe spettrali.

Questo è l’effetto Stark scoperto dal fisico tedesco nel 1913 e indipendentemente dall’italiano Lo Surdo. I due fisici osservarono il fenomeno in presenza di campo elettrico, contraddicendo le stime teoriche che supponevano un effetto molto più basso. Per la sua scoperta, Stark  vinse il premio Nobel nel 1919  (Lo Surdo no).

Al centro della macchia solare (scura), foto di sinistra il campo magnetico è più intenso. La linea del Ferro al centro dell’immagine di destra si divide in tre parti per l’effetto Zeeman. Foto delle 15:30 UT del 4 luglio 1974. La linea del ferro a  5250.2 Angstrom,  indica un campo magnetico di 4130 Gauss (0.4 Tesla, 10.000 volte più intenso di quello terrestre).  Credit: NSO/AURA/NSF

Un fenomeno analogo è l’effetto Zeeman, dovuto alla presenza del campo magnetico. Anche in questo caso le linee di emissione o assorbimento della luce vengono divise a seconda della forma degli orbitali atomici.  

Questi due fenomeni possono essere utilizzati al contrario: misurando le linee di emissione è possibile risalire all’intensità e alla disposizione del campo in una regione di spazio. Ad esempio in osservazioni astronomiche l’effetto Zeeman fornisce informazioni preziosissime sulla intensità e disposizione del campo magnetico sulla superficie del sole, delle stelle o anche in prossimità di buchi neri.

L’effetto Zeeman fu osservato per la prima volta dall’olandese Pieter Zeeman nel 1896.

Forte del suo premio Nobel, nel 1924 Stark iniziò a sostenere le idee di Hitler e diventò  uno dei maggiori sostenitori della fisica ‘tedesco-ariana’ in campo accademico. Pur di acquisire potere, fece di tutto per screditare le teorie quantistiche di Einstein e Heisenberg (che –tra l’altro - né lui né Lenard, altro nazi-nobel comprendevano perché la matematica era troppo complessa per loro). La più eclatante di tutte è la denuncia apparsa anonimamente, nell’organo di stampa ufficiale delle SS Das Schwarte Korps in cui diceva attaccava Heisenberg definendolo ‘un ebreo bianco’ per impedire  che gli fosse assegnata una cattedra a Monaco .  La fisica vera, nel frattempo , poco si interessava di politica per cui il progresso scientifico fu fortemente rallentato dalla pseudoscienze  esoteriche  naziste. Dopo la guerra Stark fu condannato a 4 anni di reclusione, poi condonati, per aver preso parte ad attività naziste. Morì nel 1957.

Referendum quantistico

Diciamo basta alla Kasta del #determinismo netwoniano. E comunque dato che la scheda passa attraverso una fessura ci vuole la trattazione ondulatoria.

Cos'è il Quantum Entanglement

“Sta mano può esse’ fero e può esse piuma”

“oggi è stata ‘na piuma”

Nel linguaggio della meccanica quantistica il sistema ‘mano’ del grandissimo attore Mario Brega in ‘Bianco, Rosso e Verdone”, è descritto da una coesistenza di due stati, ‘ferro’ e ‘piuma’. Con l’iniezione, la Sora Lella ha misurato lo stato della mano e la funzione d’onda è decaduta nello stato ‘piuma’. Quando Gordon Scott fece la misura lo trovò nello stato ‘ferro’ (anche i ‘due di passaggio’ a Via Veneto ottennero lo stesso risultato).

In realtà l’analogia con la meccanica quantistica vale solo perché il grande Mario Brega trascendeva le leggi della fisica e non era vincolato a esse. Perciò, a parte questa eccezione, equazioni come quella di Dirac e concetti come la  funzione d’onda e il quantum entanglement (o entanglement quantistico) non si applicano ai sistemi macroscopici. Vi è infatti una profonda differenza filosofica prima ancora che fisica: nel mondo microscopico, un dato stato è “tutti e due e nessuno” fino a che non lo si misura interagendo con esso. In quello macroscopico il sistema è a priori in uno stato già definito, siamo noi che ne ignoriamo la condizione per una nostra incompleta conoscenza, ad esempio quando non sappiamo se fuori piove o no.

Infatti, nonostante noi siamo costituiti da un’accozzaglia più o meno coerente di elementi chimici, il mondo degli atomi e delle particelle elementari obbedisce a regole molto diverse dal nostro. Le leggi della meccanica quantistica, che ne formalizzano il comportamento, trattano matematicamente di incertezza, ignoranza e nuvole di probabilità e apparirono strane e sorprendenti alle stesse menti geniali che pur costruirono questo magnifico edificio concettuale nei primi decenni del XX  secolo.

Come già discusso nel post sull’equazione di Dirac, alle particelle elementari non è possibile associare una posizione e una traiettoria precise, ma piuttosto una probabilità di trovarle in uno dato punto o con una certa velocità. L’equazione di Dirac è l’espressione quantistica dell’energia di elettroni e positroni liberi di muoversi: risolvendola otteniamo la funzione d’onda. Facendo il quadrato di questa funzione otteniamo una o più caratteristiche (numeri quantici) della particella, per esempio energia, carica, posizione nello spazio e spin.

L’equazione di Dirac è in realtà un sistema di quattro equazioni, necessarie per descrivere un elettrone o un positrone ciascuno con spin di +½  o -½ . Lo spin può essere pensato come l’analogo quantistico del verso di rotazione di una trottola, per convenzione positivo se ruota in senso antiorario e negativo se ruota in senso orario. Fino a che non interagiamo con l’elettrone, non sappiamo (e non ha neanche senso chiedersi) in che verso è orientato il suo spin.

Per conoscere le caratteristiche di una particella dobbiamo quindi effettuare una misura, facendola interagire con un altro tipo di particelle (non esistono infatti i sensori alla Star Trek).

Per cui, fino a che non misuriamo lo spin di un elettrone, la sua funzione d’onda è una somma equiprobabile di spin +½ e spin -½ (prima e seconda equazione; la terza e la quarta servono se abbiamo a che fare con positroni, come nei cervelli robotici di Asimov o nelle macchine mediche della PET – Positron Emission Tomography).

Per conoscere lo spin dell’elettrone possiamo metterlo in un campo magnetico e vedere dove viene deflesso. Facciamo pertanto il quadrato della funzione d’onda e troviamo che la probabilità è 50%   orario (ossia +½, anche detto ‘su’) e 50% antiorario (ossia -½ o ‘giù’).

Una volta fatta la misura, la funzione d’onda ‘decade’, ossia muta da una somma equiprobabile di due termini a quella a spin definito. Il decadimento della funzione d’onda è istantaneo nel momento in cui vi è l’interazione dell’elettrone con il campo magnetico.

Un esperimento simile può essere effettuato con un elettrone in un orbitale di un atomo di idrogeno (a essere pignoli l’equazione da risolvere è diversa ma la sostanza non cambia).

Prendiamo ora un atomo di elio, con due protoni e due neutroni (nel nucleo) e due elettroni. I due elettroni riempiono completamente l’orbitale più interno che può ospitarne solo uno a spin su e uno a spin giù. Lo spin semi-intero degli elettroni implica infatti che essi obbediscono alle leggi statistiche di Fermi-Dirac che non ammettono che due elettroni abbiano lo stesso numero quantico, in questo caso lo stesso spin nello stesso orbitale.

Ma quale è a spin su e quale a spin giù?

I due elettroni sono in uno stato di quantum entanglement ossia di aggrovigliamento quantistico, che è un modo più fico che rispondere:

“Ehm… non lo so”

In realtà il quantum entanglement ha un significato più profondo. Ci dice che non non ha senso chiedersi quale sia lo spin assegnato a ciascun elettrone fino a che non facciamo la misura. La funzione d’onda di un elettrone è somma di entrambi i termini su e giù così come quella dell’altro elettrone. Nell’istante in cui misuro lo spin di uno dei due, sono sicuro che l’altro avrà spin opposto. In altre parole il decadimento della funzione d’onda del primo nello stato a spin -½ implica anche il decadimento istantaneo del secondo sia a spin +½ . Una volta fatta la misura il legame quantistico delle due particelle è sciolto e le particelle non sono più correlate tra loro.

Se prendiamo i due elettroni dall’atomo e li allontaniamo in direzioni opposte, il sistema sarà comunque composto dalla funzione d’onda somma dei due termini di spin. Anche in questo caso, quando misuro lo spin di uno dei due elettroni l’altro decadrà istantaneamente nello stato a spin opposto. Istantaneamente, vuol dire più veloce della luce e indipendentemente dalla distanza, sia essa qualche metro o qualche chilometro (come è stata misurata in laboratorio) o ai capi della galassia.

Einstein e gli altri studiosi dell’epoca (anche contemporanei) rimasero in principio molto perplessi dalla non località della meccanica quantistica, anche se essa è in perfetto accordo con la relatività speciale, poiché non si può comunque trasmettere informazione più velocemente della luce, dato che il risultato della misura è casuale e quindi produrrebbe una serie di numeri completamente scorrelati tra loro.  

Il QE si applica a tutti i sistemi di particelle elementari, non solo quelle descritte dall’equazione di Dirac, ma anche dall’equazione di Schroedinger, Klein Gordon., Weyl ecc.

Invece l’interazione di due sistemi macroscopici avviene secondo le leggi della fisica classica, e quando l’interazione (urto, scambio di informazioni) è avvenuta questi possono continuare a influenzarsi a vicenda tramite  ricordi o comunicazioni-interazioni ulteriori senza dover invocare fantomatiche interazioni quantistiche e superluminari. Anche si trattasse un qualche mistico meccanismo di telepatia per avremmo trasmissione di informazione e quindi comunque un fenomeno profondamente diverso dalla meccanica quantistica.

Questo post è (indegnamente) dedicato a Roberto Petronzio.

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Formule pizzzose

Esistono varie notazioni per descrivere la funzione d’onda e risparmiare spazio:

y(x,y,z)

è quella   riportata sulla placca commemorativa di Dirac.

La probabilità di trovare la particella in un dato punto è data dal modulo quadro della funzione

y(x,y,z)*y(x,y,z)

La probabilità complessiva di trovarlo in un punto qualunque dello spazio è 1 ossia il 100% (da qualche parte deve pur stare)

La notazione di bra < y| e  ket |y> fu introdotta da dirac.

Il modulo quadro si scrive  <y|y> ed è un bra-ket, dall’inglese bracket ossia cosa tra parentesi (che  rappresenta uno dei vertici dell’umorismo del campo).

Un sistema equiprobabile a due stati come Ferro/Piuma o Spin-su/giù può essere scritto come

per cui il suo modulo quadro è:

ossia al 50% (0.5) spin su o +½ e al  50% (0.5) spin giù o -½

Cos'è l'equazione di Dirac

L'equazione di Dirac incisa sul pavimento dell’abbazia di Westminster (da wiki).

L’equazione di Dirac rappresenta, nel linguaggio  della meccanica quantistica, l’energia di una particella elementare. È utilizzabile per particelle di spin ½, come ad esempio gli elettroni e i quark e fu formulata per la prima volta nel 1928 dall’allora venticinquenne Paul Dirac.

Nel mondo microscopico non è possibile parlare di posizione e velocità delle particelle ma è necessario descriverne il comportamento tramite una funzione d’onda (secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg).

Babbo Natale quantistico

"Nikola from 1294" di Aleksa Petrov - http://www.belygorod.ru/img2/Ikona/Used/302ALEX1.jpg. Con licenza Pubblico dominio tramite Wikimedia Commons -

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Renne disintegrate per attrito con l’atmosfera, velocità superluminari di consegna dei regali, energie necessarie superiori a quelle della fusione nucleare: tutto questo suggerisce che la descrizione Classica di Babbo Natale è inadeguata ed è necessario ricorrere a una trattazione Quantistica.

San Nicola (270 – 343) fu vescovo di Myra ed è venerato come santo sia dalla Chiesa Cattolica che Ortodossa. Varie vicende e miracoli lui attribuiti lo hanno fatto diventare santo patrono dei bambini. Questo, assieme all’iconografia statunitense legata – tra l’altro – alla poesia “A visit from St. Nicholas” (1823), ne hanno mutato nome e funzioni in Babbo Natale. Alla mia epoca era Gesù Bambino a portare i regali, ma indipendentemente dall’eventuale appalto dei lavori, velocità, mole e complessità del processo portano alla conclusione che la consegna dei doni avvenga tramite un processo quantomeccanico.

Nella meccanica quantistica lo stato di un sistema microscopico, per esempio lo spin o verso di rotazione di un elettrone libero, è indeterminato sino a che non lo misuriamo. Questo non vuol dire che sia a noi sconosciuto come quando non sappiamo se fuori piove o no finché non ci affacciamo dalla finestra, significa invece che è la somma di entrambe le possibilità, ovvero di entrambi i versi di rotazione (senso orario e antiorario): tutti e due gli stati e nessuno. Quando misuriamo lo stato della particella, il verso di rotazione sarà il 50% delle volte orario e il 50% delle volte antiorario.
Analogamente, sino alla famigerata mattina di Natale, sarà lo stato macroscopico e sovrapposizione del sistema con il regalo e senza regalo (la probabilità non è del 50% però). A meno che non abbiamo chiesto per Natale un fascio di particelle elementari abbiamo però a che fare con un sistema macroscopico (il regalo), proprio come nell’esperimento dell’ormai famosissimo gatto di Schrödinger (qui una spiegazione). Nell’esperimento del gatto, un sistema microscopico (per esempio lo stato quantistico di una particella) può influenzare un sistema macroscopico (il gatto nella scatola). Se la particella decade, il gatto muore, se la particella non decade il gatto non muore. Sino a che non viene effettuata una misura sulla particella il gatto è sia morto che vivo, ossia in uno stato di sovrapposizione di entrambi gli stati quantistici.
Nel caso dei regali di Natale la misura che determina lo stato macroscopico è il comportamento tenuto nelle settimane antecedenti al Natale: se ci si è comportati bene il decadimento favorito è quello della presenza del regalo, altrimenti niente regalo (nel caso della Befana Quantistica lo stato collassa in una massa di carbonio). Le proprietà della meccanica quantistica spiegano dunque la consegna istantanea dei regali, la conversione massa-energia dell’eventuale cibo lasciato per alimentare il processo.

San Nicola / Babbo Natale controlla la consegna ma senza doversi fisicamente spostare da nessuna parte. La complessità del processo suggerisce che abbia uno o più computer quantistici a sua disposizione.

Sergio Leone's lectures on Quantum Mechanics

Teorema di Sergio Leone sulle espressioni di Clint Eastwood.
Se sembra uguale a questa qui, è perché sia Verdone che Brega hanno studiato meccanica quantistica con il Prof. Leone
[frames prese da Per Qualche dollaro in più, cropped ma niente photoshop]

Mario Brega's Lectures on Quantum Mechanics

Per la cronaca l'autostato di questa misura  è stato piuma.

Dimmi qualcosa di romantico: Amore e quantum entanglement

Al termine della cena lei gli disse: “Dimmi qualcosa di bello!”.

Lui le rispose scrivendo su un fazzoletto: “(∂ + m) ψ = 0”.

La luce delle candele che lei aveva messo sul tavolo  illuminava fiocamente l'equazione. Lei si avvicinò confusa e chiese: "Cos'è questa roba?"

Lui le sorrise compiaciuto: "È la formula dell'entanglement, del groviglio quantistico! Se due sistemi interagiscono tra loro per un certo periodo di tempo e poi vengono separati, non possono più essere descritti come due sistemi distinti, ma   diventano un unico sistema… proprio come noi".

Lei ricambiò il sorriso, arrossendo. Si alzò e  prese una prolunga della corrente da un mobile. Gli si avvicinò  mormorando suadente nell’orecchio: "Chiudi gli occhi".

Lui guardò il cavo e  ubbidì, con un sorriso ebete sul volto, “Hai gusti… particolari?”, chiese.

Per tutta rispota lei gli  avvolse velocemente la prolunga intorno al collo dicendo: "Disaggrovigliati da questo!"

Il ragazzo provò a liberarsi ma senza successo. La prolunga era sfilacciata e miriadi di fili appuntiti di rame gli si infilavano nella carne come tanti spilli. Ogni tentativo lo avvolgeva sempre di più al filo elettrico. 

La ragazza terminò di legarlo e disse: “Primo: L’equazione è tutta sbagliata. Ci va  un meno davanti alla massa, la quantità immaginaria davanti alla derivata e la derivata è tagliata: (i∂ - m) ψ = 0”. Prese un mestolo di legno e lo colpì in testa

 “Secondo: è quel taglietto sulla derivata a fare tutta la differenza. Quella non è UNA equazione ma un sistema di QUATTRO equazioni.  È lì il genio di Dirac: cercando di mettere insieme  meccanica quantistica con la relatività di Einstein si accorse che non era possibile scrivere un’equazione di particelle cariche con spin (per cui servono due equazioni), come ad esempio l’elettrone, senza avere anche due  soluzioni ad energia negativa. Originariamente si pensò ad un mare di particelle, detto appunto mare di Dirac, ma poi ci si rese conto che  le altre  due equazioni rappresentavano, il positrone, l'antiparticella dell'elettrone.”

“Il mare di Dirac?” riuscì a mormorare lui, “non era  in una puntata di Evangelion?”

Altra mestolata, ancora più forte.

“Terzo: il quantum entanglement ha senso per i sistemi microscopici. Se una particella a carica nulla decade producendo due particelle di carica  opposta ciascuna delle due particelle non ha carica determinata  sino a che qualcuno non la misura”.

“Come quando io non so se fuori piove o no?”, chiese lui.

“No!” Colpo sulla fronte. “La pioggia è un sistema macroscopico. Fuori o piove o NON piove. Sei tu che sei ignorante di quello che succede all’esterno. In un sistema microscopico la carica di ciascuna particella è sia positiva che negativa. Quando fai la misura e trovi ad esempio una particella con carica negativa allora puoi star sicuro che l’altra particella, si trovasse anche all’altro capo della galassia, assumerà istantaneamente carica positiva”

Il sangue iniziava a colare sul volto di lui, ma la foga della ragazza, per quanto eccessiva gli piaceva. “Istantaneamente, vuoi dire più veloce della luce?”, rispose preparandosi all’ennesima botta.

Stranamente non giunse nulla: “Esatto. Einstein evidenziò questo paradosso come limite della meccanica quantistica, ma poi alla lunga si convinse  che era così che il mondo microscopico funziona. Anche perché in ogni caso non è possibile trasmettere informazione o comunicare in questo modo. Sono stati fatti vari esperimenti che confermano questo fenomeno”.

“Allora è vero che tutti gli esseri dell’universo sono collegati tra loro. Come la Forza in Guerre Stellari”

Lei riprese a colpirlo ripetutamente con il mestolo, sempre più forte. Ogni parola un colpo “Quale. Parte. Di. 'Non. È. Possibile. Comunicare'. Non ti è chiara?” il mestolo si ruppe lasciando il volto del ragazzo insanguinato “Basta con queste scemenze new age, oltretutto da quando Lucas ci ha messo i Midicosi nelle nuova trilogia ha distrutto anche la poesia ed il fascino della Forza”.

“Ma tu come fai a sapere tutte queste cose?” chiese il ragazzo. Lentamente si stava districando dal cavo elettrico. Già pensava al dopo pregustandolo.

“Ho studiato questa roba sui libri, non su facebook, ho un dottorato in fisica”.

Uno sguardo scettico si fece strada sul volto di lui:  “Ma come è possibile, una ragazza così carina come….”

Non fini la frase. Lei infilò la presa nel muro.

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Buchi neri tra scienza e fantascienza: il campo di battaglia tra Relatività e Meccanica Quantistica

Un buco nero, dal manga 2001 nights.

I buchi neri hanno sempre esercitato un notevole fascino per le loro estreme caratteristiche fisiche ed astronomiche.  Questo oggetto – talmente denso che neanche la luce  può fuoriuscirne –   fu per la prima volta postulato nel 1931 dall’ indiano  Subrahmanyan Chandrasekhar  utilizzando le equazioni della Relatività Generale di Einstein.

Qualunque cosa la cui massa è concentrata al di sotto di un certo raggio dà origine ad  un buco nero. Questo raggio – detto anche raggio di  Schwarzschild  o orizzonte degli eventi  dipende dalla massa, ma le dimensioni sono estremamente piccole : nel caso del Sole (che ha 700,000 km di raggio) questo  è poco meno di tre chilometri.

La teoria del geniale astrofisico indiano prevedeva la formazione di un buco nero  (BN) con la morte di una stella.  Quando le reazioni nucleari di un astro terminano perché esso  ha bruciato tutto il suo combustibile, tutto il suo materiale cade verso il centro. Il fato delle stella dipende dalla sua massa: il nostro sole diverrà una nana bianca, stelle sopra il 40% della sua massa delle stelle di neutroni, e sopra tre masse solari forma  un buco nero.   Una volta dentro l’orizzonte degli eventi  non vi è più alcuna speranza di uscirne: tutto viene compresso  sino alla singolarità centrale, infinitamente piccola e  probabilmente puntiforme, con tutti i problemi matematici e fisici che ciò comporta.

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Separati in casa! Meccanica quantistica contro Relatività generale

Un'altra inconsistenza tra le leggi della fisica valide per l'universo e quelle per il mondo microscopico riguarda l'impossibilità di conciliare la Meccanica quantistica con la Relatività generale in un'unica teoria.  

Per un breve cenno su uno dei più grandi misteri della fisica moderna, cedo la parola a due personaggi di Grikon, Adriano, studente di storia giapponese e Noriko, ricercatrice di fisica:

Schema della distorsione dello spazio tempo
secondo la Relatività generale. Da qui

Noriko sembrò colpita dalla sfida che l'amico gli aveva lanciato: “All’inizio del XX secolo la meccanica quantistica ha rivoluzionato la fisica, stravolgendola alle basi. Ha fatto crollare le certezze del meccanicismo ottocentesco, in cui ogni particella era immaginata come una pallina di cui si poteva conoscere ogni sua caratteristica. Dal determinismo della meccanica classica si è dovuti passare al comportamento casuale ed alle incertezze dettate dalle leggi delle probabilità. Ad esempio, l’elettrone non ruota intorno al nucleo atomico come un pianeta intorno al sole, ma se ne sta lì intorno circondando lo come una nuvola indistinta. Il passaggio dalla meccanica classica a quella quantistica fu imposto da una serie esperimenti che davano risultati altrimenti incomprensibili. Con il passare del tempo ci si abituò a questa descrizione della realtà per quanto assurda potesse sembrare. Anche i più scettici dovettero arrendersi all’evidenza che gli esperimenti mostravano un mondo microscopico saldamente attaccato alle leggi della meccanica quantistica”.

'Nuvole' di distribuzione della probabilità di un
elettrone dell'atomo di idrogeno. Da qui 

“Va bene… e quindi?”, le chiese Adriano, volendo mostrare di aver capito ma senza essere troppo sconvolto dall’idea che il caso governasse il mondo microscopico. “Tuttavia rimase una serie di stranezze”, riprese Noriko, “la più grande di queste è che siamo al momento incapaci di formulare una teoria che possa tener conto allo stesso tempo della Meccanica Quantistica e della Relatività Generale”.

“Ma è quella cosa che aveva detto Hikaru?”, chiese Adriano.

“Sì”, rispose brusca lei. Chiuse gli occhi, come per calmarsi, poi riprese la sua lezione: “Secondo la Relatività Generale la massa di ogni corpo distorce lo spazio tempo come una palla su un lenzuolo teso. Però secondo la meccanica quantistica il lenzuolo è fatto da una miriade di particelle che nascono e muoiono e che fluttua continuamente, per cui non puoi scrivere una teoria che ti descrive le minime spiegazzature del lenzuolo”.

“E quindi…”, disse Adriano.

“E quindi niente. La tecnologia e la scienza umana vanno avanti da anni ignorando questa gigantesca inconsistenza, che però rimane. Uno dei modi proposti per risolvere questo mistero è ipotizzare che le particelle non siano dei punti microscopici ma dei piccoli segmenti, dei pezzi di spago come dice White. In quel caso gli infiniti e le divergenze non ci sono più.”

“Tutto qui?”

“Beh, no, non è così semplice, la teoria è ancora estremamente primitiva, poco più di una elegante idea rivestita di tanta matematica.  Non sono in grado di prevedere nessun risultato sperimentale. Io non sono per niente convinta che sia giusta”.

In Grikon viene descritta una soluzione plausibile scientificamente ma non provata. Purtroppo nel mondo reale questi due capisaldi della fisica sono ancora 'separati in casa', costretti a condividere l'universo senza avere - almeno per quanto riguarda la nostra comprensione - nulla in comune. 

Questo post in due parti partecipa al carnevale della fisica 39, dal tema "Paradossi nella fisica".

Parte (1) Razzismo astrofisico: L'asimmetria materia-antimateria nell'universo. (chissà se e quale relazione c'è tra gli argomenti dei due post...)