F12 - Il (povero) gatto di Schrödinger
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- čas přidán 27. 08. 2024
- In un recente video, ho usato il gatto di Schrödinger come esempio di stato di sovrapposizione quantistico. Questa mia "scelta infelice" ha creato delle perplessità in alcuni ascoltatori. In questo secondo video, sempre sul tema della sovrapposizione, offro alcuni chiarimenti aggiuntivi, spiegando a cosa corrisponde esattamente la situazione del "gatto di Schrödinger", che poi con il povero gatto ben poco ha a che fare.
Il link del precedente video: • F11 - Vivo & Morto? Un...
Stimato professore, ho scoperto solo ora i Suoi video e, dope averne guardati alcuni, mi sono iscritto al suo canale. Le vogli fare i miei complimenti per il modo in cui spiega, segno certamente di una profonda comprensione dell'argomento trattato, e della modestia intelletuale che contraddistingue sempre coloro che hanno completa comprensione delle cose di cui parlano.
Benvenuto, e grazie per l'apprezzamento.
Come ci ricorda J. Hagelin, noto fisico statunitense, nella meccanica quantistica l’idea di particella è sostituita dall’idea di funzione d’onda. E la funzione d’onda, ossia un vettore nello spazio lineare, è fatto della stessa sostanza di cui sono fatti i pensieri.
Grazie. Didatta davvero eccellente, tra l'altro.
Molto gentile.
Grande, grandissimo!
Molto gentile.
Stupendo. Bellissimo. Iscritto. cinque stelle. In certi momenti la sua proprietà di linguaggio mi ha dato le vertigini. Io non so nulla di fisica, se non in termini ( molto) fai da te; lei qui ha sfiorato più volte anche la filosofia: la struttura della realtà, e quanto in questa struttura la presenza dell'osservatore la modifichi. La frase e il concetto: "l'attuale rompe la simmetria del potenziale" tra le varie, è splendida. Non c'entra niente lo so, ma mi verrebbe da pensare che il linguaggio attualizzi ciò che il mondo è e allo stesso non è senza di esso. Lasciamo stare...questa lezione mi ha messo su di giri. Grazie mille.
Grazie a te per l'apprezzamento, e mi fa molto piacere che il video ti sia piaciuto.
Le associazioni animaliste non permetterebbero mai un simile esperimento!!!
Ottima spiegazione. Mi viene da pensare che il mondo quantistico non si possa spiegare con la razionalità; forse è un campo della coscienza, sembra che la materia abbia una psiche.
Se è vero quello che scrivi, allora la domanda è: può la psiche spiegare la psiche (o una simil-psiche)?
Grazie Prof. È stato chiarissimo anche per un non fisico.
Grazie a te per l'apprezzamento.
Buonasera professore. Sono molto attratta dalla fisica quantistica.premetto che ho compiuto studi umanistici e non ho dimestichezza con la matematica. Volevo solo fare una domanda: l'osservatore ha parte attiva sull'esito del collasso dello stato di sovrapposizione? Cioè interagisce con l'esito del processo della misura? Grazie
Salve. È un'ottima domanda da porre. La risposta dipende da cosa si intende con il termine "osservatore". Un processo di osservazione in fisica richiede uno strumento di misura, che necessariamente interagisce con l'entità misurata. Misura e osservazione sono nozioni intimamente collegate. Osservare una grandezza fisica (detta 'osservabile' in fisica quantistica) significa misurarla. Quindi, possiamo dire che sì, il processo di osservazione è un processo attivo, necessariamente invasivo. Poi, le cose si complicano quando si comincia a pensare di descrivere lo strumento di misura a sua volta come entità quantistica in stati di sovrapposizione... chi misura lo strumento di misura?...
Bravo Massimiliano ,ottime parole rivolte alla razza umana
Grazie per l'apprezzamento.
Direi che lo stato di sovrapposizione è una costante in questa esistenza.
Bene! :)
A proposito del bel passaggio "del microfono se sta registrando...", in definitiva ogni nostra azione, movimento, pensiero, gesto... rappresenta il collasso di una sovrapposizione di stati.. o questa è solo meta-Fisica? Bellissima e stimolante lezione comunque!
Ogni azione che seleziona in modo non predicibile in anticipo, una tra numerose possibilità, è descrivibile come il collasso di una sovrapposizione di stati. Più delicato è indicare, di volta in volta, a cosa esattamente corrisponde la sovrapposizione in questione, perché ci sono vari livelli sempre coinvolti, che non vanno confusi, ad esempio il livello fisico e il livello cognitivo.
Grande lezione professore! Mi viene da chiederle( se posso) :
i fotomoltiplicatori non influiscono sul percorso del fotone?
La ringrazio per eventuale sua risposta a domanda banale .
Grazie. Bella bella lezione!
Ti ringrazio per l'apprezzamento. Sì, i fotomoltiplicatori non solo influiscono, ma addirittura "distruggono" il fotone, poiché lo assorbono. Molti strumenti di misura, nella pratica, effettuando la misura, distruggono (o alterano profondamente) l'ente osservato.
Scusi professore , ma se il fotone collassa nelfotomoltiplicatore, come puó arrivare alla scatola?
Qualcosa mi sfugge.
@@massimobertini9510 Un fotomoltiplicatore sfrutta l'effetto fotoelettrico, cui viene aggiunto un meccanismo di amplificazione degli elettroni emessi, che va a creare, in ultimo, un impulso elettrico rilevabile. it.wikipedia.org/wiki/Fotomoltiplicatore
@@autoricerca grazie..tutto chiaro, perfetto!
Capito. Non conoscevo fotomoltiplicatore...( Dovevo capirlo da solo che c' era effetto fotoelettrico).
Grazie di nuovo per disponibilità e cortesia.
Devo ripetere: capolavoro di lezione!
Bel video professore, ho una domanda, spesso si dice che la meccanica quantistica sia deterministica , e invertibile nel tempo, ma dopo che c'è stata la misura , come si può dalla traccia di un fotone su il rilevatore ricostruire tutta la funzione d'onda che è collassata in quella traccia? Grazie
Solo l'evoluzione di un sistema isolato può essere considerata deterministica in fisica quantistica. Quando un sistema interagisce con altri sistemi più grandi, il processo è apparentemente indeterministico, quindi non più necessariamente invertibile in senso temporale. Questo per quanto riguarda la formulazione standard della teoria quantistica. In certi approcci, la visione del determinismo può essere ristabilita, ma a livello globale, non a livello locale.
"... tra l'altro Schrödinger aveva un cane, non un gatto..." appunto... 😊😁😉
Complimenti !!!! e grazie per avere anche espresso delle considerazioni non usuali.
Il video è chiarissimo !!! devo dedurre che Schroedinger quando ha aggiunto il gatto e il rivelatore dell'atomo (entità classiche) voleva sottolineare un paradosso e non sviare la gente comune . Un approfondimento da parte mia: ma se ho 2 stati che chiamo 1 e 2 quando essi sono in sovrapposizione con coefficienti complessi alfa e beta significa che la sovrapposizione può diventare 1,5 (con opportune parti reali e immaginarie di alfa e beta) ?
Grazie dell’apprezzamento. Non tutti gli stati sono osservabili, in un dato contesto sperimentale. A dire il vero, non si osservano degli stati in quanto tali, ma si osservano i valori di determinate grandezze fisiche, dette “osservabili” in fisica quantistica. Questi valori, sempre nel gergo quantistico, sono detti “autovalori” dell’osservabile in questione. Questi “autovalori”, sono associati a dei cosiddetti “autostati”. Gli autostati sono esattamente quegli stati in cui si trova il sistema quando possiede gli autovalori corrispondenti. Una misura quantistica (ideale) determina come stato finale un autostato. E ogni misura è associata a un determinato numero di esiti possibili, che corrispondono agli autostati dell’osservabile in questione, cioè dell'osservabile misurata. Ora, tutto questo per dire che una sovrapposizione tra due autostati non è un autostato, quindi non corrisponde a un esito possibile di una misura, quindi nemmeno va a determinare una sorta di "autovalore intermedio". Capisco che sia un po tecnico quello che ho scritto...
@@autoricerca Si mi è chiaro che una volta osservato il sistema tramite misura essa mi restituisce 1 o 2 ma senza misura (osservatore non influente (ideale) lo stato del sistema si può trovare ad 1,5 ?
@@cantorgoedel Bisogna chiarire che cosa si intende con quel 1,5. Nel video, quei numeri sono solo dei "nomi" per identificare le posizioni delle lancette del quadrante. Non esiste, per quell'apparecchio di misura, la possibilità di avere la lancetta a metà strada, tra la posizione "1" e la posizione "2" (salvo se qualcuno rompe lo strumento). Quindi, un ipotetico stato di sovrapposizione, sarebbe uno stato che descrive una condizione "altra" (non spaziale), non descrivibile con una posizione intermedia della lancetta.
@@autoricerca mi scusi ho fatto confusione… non mi riferivo alla stato della macro lancetta classica (1 e2) ma a 2 generici stati di entità quantistiche (1,2)
@@cantorgoedel Provo a interpretare la sua domanda considerando un esempio specifico. Supponiamo che |1> sia lo stato di un elettrone localizzato nello spazio alla posizione x=1cm. Supponiamo inoltre che |2> sia lo stato di un elettrone localizzato nello spazio alla posizione x=2cm. Posso, tramite una sovrapposizione dei due stati |1> e |2>, ottenere uno stato |1,5>, che descrive un elettrone localizzato nello spazio alla posizione x=1,5cm? La risposta è: no. Perché? Ebbene, perché lo stato |1,5>, che descrive un elettrone localizzato nello spazio alla posizione x=1,5cm, è uno stato ortogonale agli stati |1> e |2>, pertanto non è ottenibile tramite una loro combinazione lineare (bisogna pensare agli stati come a dei vettori).
Complimenti per la spiegazione! Quindi se un bugiardo afferma "io mento" é in uno stato di svrapposizione della sua affermazione fintanto che non si verifica quanto egli abbia detto...
Le affermazioni autoreferenziali possono infatti essere comprese come stati di sovrapposizione. Vedi ad esempio: arxiv.org/abs/quant-ph/0007047
@@autoricerca Grazie! Leggerò quanto prima!
Caro prof. ma il paradosso di Schrödinger non è stato risolto con l’introduzione della matrice densità ridotta che descrive il sottosistema gatto come una miscela statistica e non come una sovrapposizione di stati? Grazie per i suoi video sempre molto istruttivi.
A dire il vero, no. Per almeno due ragioni: la sovrapposizione non viene eliminata, viene semplicemente "spostata" nell'ambiente, e bisogna sempre spiegare come in ultimo questa venga ridotta. Inoltra, una matrice densità non descrive in modo univoco una mescolanza di stati. Una stessa matrice densità può descrivere un'infinità di mescolanze differenti. In tal senso, descrive sempre una dimensione di potenzialità.
@@autoricerca Intendevo dire che la sovrapposizione quantistica si ha sul sistema composto (fotone + strumento di misura), mentre i singoli sottosistemi sono in uno stato misto di tipo statistico (descritti dall'op. densità ridotta): il sistema da considerare è quello composto (entangled) ma il risultato dell'esperimento viene letto sul sottosistema di misura che ha due possibili stati (di tipo statistico).
Grazie professore, il video è molto chiaro.
Ne approfitto per una domanda per la quale non riesco ancora a darmi una
risposta convincente studiando la fisica quantistica (per diletto, ma comunque su testi accademici) e cioè:
in quali casi, nell’analisi di un sistema quantistico, posso continuare a considerare
lo stato in sovrapposizione e quando invece devo considerare l’effetto di una misura
e quindi considerare che mi troverò con certezza il sistema in uno solo degli autostati
dell’osservabile?
Nel caso del video, perchè passare attraverso lo specchio semiriflettente
non e’ una misura, mentre invece interagire con i fotomoltiplicatori lo è?
In entrambi i casi ho un singolo fotone che interagisce con un oggetto
(in questo caso macroscopico) e quindi come posso considerare che il sistema
si mantenga in sovrapposizione e non vada invece in uno degli autostati
dell'osservabile corrispondente al processo di misura determinato dalla interazione?
Ho la stessa confusione quando vado a studiare le catene di porte in
un computer quantistico: perchè mai lo stato del qubit
non dovrebbe “collassare” nell’interazione con la prima porta vanificando tutto
il resto dell'algoritmo?
Grazie
Grazie per l’apprezzamento. La risposta è semplice. Interagire con uno specchio semi-riflettente non è di per sé una misura (non in senso standard) perché non hai modo di determinare se il fotone attraversa lo specchio, oppure viene riflesso. Quindi, quali sarebbero gli esiti possibili della misura che effettuerebbe lo specchio? Se una situazione sperimentale ti permette di definire degli esiti ESCLUSIVI, allora hai l’equivalente di un contesto di misura. Altrimenti, le alternative (nel nostro caso “riflessione” o “trasmissione”) non sono esclusive. Nella terminologia di Feynman, sono “alternative interferenti” (che è solo un modo per dire che siamo ancora sul piano delle possibilità, non delle attualità). Un altro modo di guardare la cosa è di considerare che il processo di interazione con lo specchio è deterministico, perché all’uscita dallo specchio hai un solo stato possibile (che è uno stato di sovrapposizione). Quindi, se vuoi proprio parlare di misura puoi, ma allora in un senso degenerato, dove c’è un solo esito possibile.
@@autoricerca grazie della velocissima risposta. Il discorso è abbastanza chiaro in generale, ma ho ancora alcuni piccoli dubbi, però mi ha fornito alcune "parole chiave" sulle quali lavorare e studiare per approfondire. Grazie ancora!
@@autoricerca ssate se mi intrometto...ma il vostro dialogo é veramente interessante, grazie alla disponibilità del professore.
Vorrei chidere cortesemente al professore se questo esperimento( liberato dall' inutile scatolame con gatto annessi e connessi) sia possibile effettuare in laboratorio. Grazie professore.
@@massimobertini9510 È assolutamente possibile fare questo tipo di esperimenti in laboratorio. Vengono fatti in continuazione.
@@autoricerca Approfitto....
Possibile che il fotone non interreagisca con atomi specchio...e venga assorbito e riemesso acquistando cosí " libertà" dalla sorgente, spandendosi in nuvola di probabilità . Dove lo metto il rilevatore? Perdoni mia ingenuità, ma vorrei capire, se possibile. Grazie...
Grande professore gli servono un po' di onde detro sinistro con rotazione polare
Prof ma il problema di questo esperimento sta nel fatto che gli scienziati non capiscono perché a volte il fotone si trasmette ed altre si riflette?E quindi si viene a creare il dualismo onda particella oppure non ho capito niente ed il succo del discorso è un altro?
Dire che a volte si trasmette e altre volte si riflette è sbagliato, perché una tale affermazione nega il fatto che il fotone, dopo aver interagito con lo specchio semi-riflettente, si trova in uno stato autentico di sovrapposizione, il quale non può essere descritto come una situazione dove, semplicemente, non sappiamo se è stato trasmesso o riflesso. Perché no? Semplicemente perché gli stati di sovrapposizione danno luogo ai fenomeni di interferenza, osservati sperimentalmente (non discussi in questo video), mentre se fosse vero che il fotone a volte si trasmette e altre volte si riflette, i fenomeni di interferenza non avrebbero mai luogo.
@@autoricerca l'interferenza la immagino come un dado che fluttua tra i vari numeri prima di cadere su uno specifico, rende l'idea?
@@roberto95100 Non bisogna confondere "interferenza" e "sovrapposizione", la prima essendo una conseguenza della seconda. L'immagine del dato fluttuante, molto fuorviante, descriverebbe (ma ripeto, non è una buona immagine) uno stato di sovrapposizione, non un effetto di interferenza. Riprenderemo il discorso quando farò un video sul tema specifico dell'interferenza.
@@autoricerca 👍 perfetto, grazie.
Anche se non c'entra niente, questo dispositivo (ideale) mi ricorda vagamente l'interferometro relativo all'esperimento di Michelson-Morley.... chissà se esiste un qualche nesso tra le due situazioni sperimentali, fenomenologiche ...
Gli interferometri a base di fotoni usano specchi semi-riflettenti. Ma a parte questo, l'analogia si ferma qui, perché in quello che descrivo, non faccio interferire il fotone con sé stesso, ricombinando il fascio trasmesso con quello riflesso.
I colleghi, che dubito siano la più parte, che vorrebbero ridurre l'indeterminismo al determinismo, probabilmente si rendono semplicemente conto che il postulato di Born e mal posto (come accenna anche nel video). La soluzione di considerare ogni problema come se fosse, in un certo senso unico, rischia di ridurre la fisica all'ornitologia o simili, ossia a un grande elenco che descrive una moltitudine di casi; un criterio generale va comunque definito. La più parte dei colleghi, purtroppo, mi sembra che accetti il postulato di born come se fosse ben posto, questo si che a mio avviso è grave.
Ho notato l'accenno al tentativo di ridurre la coscienza a ciò che cosciente non è; io appartengo a coloro che credono che non sia possibile e che, in generale, le cosiddette qualità emergenti, almeno nel mondo classico, non emergano realmente (la velocità, o meglio , la quantità di moto, delle particelle di un gas sono già, di fatto la pressione, per esempio...). Ha fatto dei video su questi temi?
Complimenti per i temi già trattati (o meglio, per i video che ho già avuto modo di vedere :) )
Grazie per l'apprezzamento. Sulla questione delle proprietà emergenti, non ho fatto video specifici, ma sicuramente è un tema che in futuro mi piacerebbe prendere in considerazione in qualche video.
Ma perché uno stato decade?
Non ricordo più dove ho parlato di decadimento nel video... Ad ogni modo, non è lo stato che decade, ma il sistema. Questo significa che il sistema passa da uno stato detto eccitato a uno stato detto fondamentale. Lo stato fondamentale è lo stato di minore energia. Ora, i sistemi fisici tendono sempre ad evolvere spontaneamente verso lo stato di minore energia, perché ciò corrisponde a una condizione di maggiore stabilità.
@@autoricerca Tutto chiaro. Grazie davvero per la risposta!