Che cos'è l'incertezza quantistica?
L'incertezza quantistica, o più formalmente, il principio di incertezza di Heisenberg, è una scoperta della fisica quantistica che afferma che non è possibile conoscere simultaneamente sia la posizione esatta sia il momento esatto di una singola particella. Il principio di incertezza fornisce anche limiti di confidenza matematicamente precisi (quantitativi) per coppie di misurazioni. In sostanza, più precisamente vuoi conoscere un valore, più precisione devi sacrificare nella tua misurazione dell'altro.
A causa della sua associazione con la rivoluzione della meccanica quantistica, l'incertezza quantistica ha un posto duraturo nella cultura popolare, dove viene spesso fraintesa. L'incertezza quantistica nei film e nei film viene talvolta utilizzata in modo errato per riferirsi a oggetti di grandi dimensioni, quando si applica solo alle particelle. Inoltre, l'idea dell'incertezza quantistica viene spesso presentata in modo misterioso, senza menzionare che il concetto va di pari passo con precisi limiti quantitativi di confidenza, che non sono così misteriosi.
La nozione di incertezza quantistica ha causato uno scompiglio all'inizio del XX secolo, quando i fisici cercavano di elaborare i particolari della teoria quantistica attraverso interpretazioni contrastanti. Neils Bohr e molti altri fisici hanno sostenuto l'interpretazione di Copenaghen, che afferma che l'universo è fondamentalmente sfocato al livello più basso, descritto da distribuzioni di probabilità piuttosto che da stati ben definiti deterministicamente. Werner Heisenberg, che derivò il principio di incertezza dalla struttura matematica della teoria quantistica, sostenne anche l'interpretazione di Copenaghen. Albert Einstein, tuttavia, non lo fece, dicendo famoso "Dio non gioca a dadi".
La teoria dell'incertezza quantistica, nonostante sia imballata con limiti di confidenza matematicamente precisi, è davvero piuttosto misteriosa. Ci sono ancora disaccordi nella comunità fisica sul fatto che l'interpretazione di Copenaghen derivi inevitabilmente dalla certezza quantistica. L'alternativa contemporanea all'interpretazione di Copenaghen è l'interpretazione della meccanica quantistica di Many Worlds, che sostiene che la realtà è in realtà deterministica.
Nel contesto del grande successo della meccanica newtoniana per oltre un secolo prima, i fisici erano molto riluttanti a rinunciare alle teorie deterministiche senza prove incredibilmente convincenti. Quindi hanno tentato di elaborare teorie di "variabili nascoste", che hanno cercato di spiegare l'incertezza quantistica come una proprietà di alto livello che emerge da interazioni deterministiche più fondamentali. Tuttavia, una scoperta chiamata disuguaglianza di Bell ha scoperto che le teorie variabili locali nascoste non potevano essere usate per descrivere l'incertezza quantistica senza postulare correlazioni più veloci della luce tra tutte le particelle nell'universo. Tuttavia, vengono ancora proposte teorie di variabili nascoste non locali per spiegare una base deterministica dietro l'incertezza quantistica.