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Matrix – L’universo olografico

matrix-copertinaNegli anni 1920 fu compiuto un esperimento, chiamato delle due fessure, dove gli scienziati dimostrarono che le particelle subatomiche si comportavano come onde, ma una volta osservate l’onda collassava e tornava ad essere una particella.

Se noi spariamo delle palline da tennis su un bersaglio, per esempio contro un muro, e frapponiamo una “maschera” tra la sorgente che spara le particelle ed il bersaglio, ovvero uno schermo forato che può essere una lastra di metallo con due fori rettangolari o fenditure, è evidente che sul bersaglio giungeranno solo le palline che sono passate in corrispondenza dei due fori, mentre le altre verranno fermate dalla maschera.

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Le palline che passeranno attraverso le due fenditure colpendo il bersaglio formeranno sullo schermo di rilevazione due rettangoli stretti e lunghi, come mostrato nella figura sottostante.

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Se invece di palline da tennis usiamo le onde per l’esperimento, queste colpiranno il bersaglio non soltanto in corrispondenza dei due fori, ma anche in altre parti dello schermo di rilevazione, formando una tipica figura a frange detta figura di interferenza, come mostrato nella figura sottostante. L’interferenza è un fenomeno ondulatorio grazie al quale le onde possono colpire delle parti del bersaglio che sarebbero irraggiungibili per le palline da tennis.

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Se occludiamo una delle due fenditure, non si potrà più avere il fenomeno dell’interferenza, facendo si che la distribuzione delle onde sul bersaglio diventerà simile a quella dei proiettili.

Ora se invece delle palline da tennis usiamo delle particelle elementari, di cui le palline da tennis sono formate, ad esempio elettroni, e ripetiamo l’esperimento, ci aspettiamo di avere la stessa situazione che si presentava nel caso delle palline da tennis: gli elettroni dovrebbero colpire solo due zone rettangolari che corrispondono alle due fenditure. Invece otteniamo una figura di interferenza come nel caso delle onde.

A questo punto De Broglie e Schrödinger tentarono di descrivere tutto il mondo quantistico in termini di onde, cercando di abolire il concetto di particella, ma Bohr ed altri fisici obiettarono che quando la particella veniva rilevata l’elettrone si comportava come una particella e non come un’onda.

Per cercare di trovare la soluzione a questo enigma cercarono di vedere che cosa faceva l’elettrone subito dopo aver attraversato la maschera, convinti che l’elettrone doveva passare solamente da uno dei due fori e non da entrambi.

Per far questo dovevano inviare sull’elettrone una debole luce per verificare se veniva riflessa da esso. Posero una debole sorgente luminosa dietro uno dei due fori, e videro che la figura d’interferenza scompariva. La debole sorgente luminosa veniva mandata solamente in una delle due fessure, quindi o l’elettrone passava da questa fessura, venendo individuata dal rilevatore, diventando particella reale, oppure passava dall’altro foro, ed in questo caso non poteva produrre interferenza, in quanto per ottenerla serviva che passasse in entrambe le fessure.

Un altra stranezza che si osservò in questo esperimento è l’effetto tunnel, o tunnel quantistico. Se viene sparata una pallina di plastica contro un muro, questa rimbalza, dal momento che non ha abbastanza energia per penetrarlo. Nel mondo microscopico invece, tra i tanti percorsi possibili delle particelle, ce ne sono alcune che passano attraverso il muro. Come è possibile? Per il principio di indeterminazione della fisica quantistica, sono complementari proprietà come la posizione e la velocità di una particella, ma anche l’energia e il tempo impiegato per misurarla. Da dove prende l’energia per oltrepassare la barriera se questa non gli viene fornita? Gli scienziati ipotizzarono dal futuro.

Lo stesso esperimento è stato riproposto da Wheeler con i fotoni, invece che con gli elettroni, e come abbiamo visto, per distruggere la figura di interferenza, è sufficiente osservarlo subito dopo che è passato da un foro: in tal caso esso non è più un’onda ma una particella e quindi non può passare anche dall’altro foro, facendo si che la figura di interferenza scompaia.

Quindi si trovarono nella condizione di decidere se osservare il fotone come particella o se permettergli di fare la figura di interferenza come un’onda.

Wheeler rilevò il fotone subito dopo che era transitato dal primo foro, ovvero immediatamente dopo il transito dal foro. Ma per quanto piccolo potesse essere il tempo trascorso, il fotone comunque ha già oltrepassato il foro. e immediatamente prima di questa rilevazione, esso era un’onda in quanto non era stato ancora rivelato. Questo però vuol dire che l’onda ha già imboccato anche l’altro foro e lo ha oltrepassato. E allora come fa il fotone ad essere rivelato “tutto intero” vicino al primo foro? Che fine fa il fronte d’onda che aveva appena oltrepassato il secondo foro? Scompare nel nulla? Sembra proprio di sì, ma com’è possibile?

Wheeler per cercare di far chiarezza propose di far passare il fotone attraverso la maschera, come un’onda, in modo che passasse da entrambi i fori, ed a questo punto, dopo che il fronte d’onda aveva superato la maschera, inserì un rivelatore non lontano dal primo foro, ma neanche tanto vicino, in modo da essere sicuro che nel frattempo tutto il fronte d’onda sia transitato dalla maschera. In pratica volle effettuare la scelta di osservare il fotone come particella, però dopo che esso era transitato da entrambi i fori come un’onda, da cui il nome dell’esperimento chiamato “a scelta ritardata”. Il risultato fu che inserendo il rivelatore dopo che l’onda era transitata dalla maschera, il fotone fu rilevato come particella e perciò senza creare la figura di interferenza. Ma allora che fine ha fatto la parte dell’onda che era già transitata dal secondo foro? Semplicemente scomparsa, in quanto il fotone venne rivelato interamente vicino alla prima fessura, e dell’onda già transitata nella seconda fessura nessuna traccia. Infatti l’onda era transitata sicuramente anche dal secondo foro, in quanto se non si inserisce il rivelatore, si forma la figura di interferenza che si forma solo se l’onda transita da entrambi i fori.

La realtà è che se cerchiamo di fornire un’immagine oggettiva di ciò che accade, essa non è adeguata, non ha senso dire che “l’onda è già passata”, in quanto solo all’atto della misura possiamo dire che qualcosa è avvenuto, mentre prima della rilevazione fotone rimane in uno stato indefinito di di non-oggettività. Solamente dopo che abbiamo inseriamo il rivelatore possiamo dire con certezza che il fotone era passato dal primo foro e non dal secondo in quanto non abbiamo rilevato interferenza, mentre se invece non inseriamo il rivelatore, e riveliamo dei fotoni sul bersaglio con relativa figura di interferenza, allora possiamo dire che ciascun fotone ha fatto interferenza come se fosse un’onda transitata da entrambi i fori.

La cosa che a noi appare incredibile è che ciò che il fotone ha deciso di fare sulla maschera, ovvero di passare da un foro solo o da entrambi, dipende da una scelta successiva al transito. Come dice Wheeler, la “scelta” di far passare il fotone da un solo foro o da entrambi è “ritardata”, cioè avviene dopo che il fotone è passato.

Come sottolinea Wheeler, l’esperimento fornisce un risultato assurdo se continuiamo a considerare “oggettivo” l’universo, tanto che se riprodotto su scala astronomica, produce risultati risultati ancor più sbalorditivi, come nel caso dei quasar, oggetti lontanissimi la cui luce per giungere fino a noi ha impiegato miliardi di anni. Se questa luce nel suo percorso incontra una grande galassia, questa in base alla relatività generale di Einstein può funzionare da “lente gravitazionale”, facendo dividere il fascio di luce del quasar in due fasci che aggirano la galassia da due parti opposte. La prova di questo è che le immagini dei quasar che riceviamo sono sdoppiate, ora se il quasar si trova a dieci miliardi di anni luce di distanza e la galassia-a otto miliardi, e noi sulla Terra vogliamo osservare il quasar, possiamo scegliere di far produrre interferenza ai due fasci, oppure rivelare i singoli fotoni di ciascun fascio, esattamente come nel caso dell’esperimento di Wheeler. Ora i singoli fotoni del quasar, o tutti i fotoni che sono passati otto miliardi di anni fa attraverso la lente gravitazionale della galassia sono passati come un’onda oppure come una particella? Anche in questo caso la risposta dipende da come decidiamo di osservarlo noi oggi, nonostante siano passati otto miliardi di tempo. Ovvero se oggi scegliamo di rivelare la figura di interferenza, allora otto miliardi di anni fa il fotone ha deciso di percorrere entrambi i cammini, mentre se scegliamo di vedere il singolo fotone su un singolo cammino, allora otto miliardi di anni fa il fotone ha scelto di comportarsi come particella. Quindi l’universo non si trova in uno stato di realtà oggettiva, ma le sue caratteristiche fisiche sono determinate dall’osservatore cosciente.

Il risultato di questi esperimenti è che le particelle subatomiche, di cui noi stessi siamo composti, si trovano nel passato, presente e futuro, ovvero l’intera storia del nostro universo, della nostra realtà esistenziale è già scritta su una sorta di pellicola cosmica a due dimensioni, dove i bit d’informazione creano lo spazio tempo olografico, mettendo in discussione l’esistenza del libero arbitrio. Il tutto è stato avallato da esperimenti di neurofisiologi che hanno dimostrato che noi diventiamo coscienti delle nostre azioni solamente dopo che la corteccia motoria si è azionata dando l’input all’azione che dobbiamo compiere.

Tratto dal libro Matrix-L’universo olografico in prossima uscita

Alessandro De Angelis

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