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FISICA DELLA COSCIENZA
MQ 08. «Paradosso del Gatto di Schrödinger»

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Erwin Schrödinger nel 1935 propone alla comunità scientifica un esperimento mentale (ideale), con lo scopo dell'esperimento di evidenziare le palesi incongruenze della teoria quantistica con l'ordinaria percezione della realtà.

In una scatola perfettamente isolata dall'esterno, collochiamo un contatore Geiger con una piccolissima quantità di sostanza radioattiva, un martelletto, una fiala di cianuro e un gatto. Quando il contatore Geiger rileva un decadimento radioattivo, il martelletto viene azionato e la fiala si spezza, uccidendo così il gatto.
La sostanza radioattiva è in quantità così minima che nell'arco di un'ora c'è il 50% di probabilità che un atomo sia decaduto, ed abbia quindi liberato della radioattività, e un 50% di probabilità che non sia accaduto nulla. dopo aver quindi aspettato un'ora che cosa troveremo all'apertura della scatola?

La funzione d'onda ci dice che il gatto è in uno stato di superposizione, cioè è sia vivo, sia morto e solo quando apriamo la scatola abbiamo il collasso della funzione d'onda e potremo trovare il gatto o vivo o morto. Il paradosso sta proprio nel fatto che, fino a quando l'osservazione non è avvenuta, due stati evidentemente opposti e inconciliabili sono entrambi presenti!

  



In superposizione il gatto è SIA vivo SIA morto!



L'esperimento è stato congegnato per traslare i paradossi quantistici presenti nella realtà subatomica nella realtà macroscopica e dimostrare la loro insostenibilità o quantomeno la loro incompletezza.

Secondo la teoria della decoerenza quantistica il gatto non sarebbe mai in stato di superposizione, indipendentemente dall'osservazione o meno, perché la sostanza radioattiva interagirebbe fin da subito con il contatore Geiger e sarebbe obbligata a scegliere uno stato (decadimento o non decadimento) e quindi il gatto sarebbe sempre o solo vivo o solo morto!
Nell'interpretazione di Copenhagen sostenuta da Bohr, invece, solo al momento della misura (cioè dell'osservazione) potremo avere la scelta di uno stato piuttosto che di un altro.

Come estensione del paradosso appena proposto esiste anche il paradosso dell'amico di Wigner, ideato dal fisico Eugene Wigner per esprimere la sua convinzione che la coscienza sia la chiave del processo di misurazione nella meccanica quantistica.

 

Il Paradosso dell'amico di Wigner



In questo esperimento mentale Wigner immagina che, in sua assenza, un amico compia l'esperimento del gatto di Schrödinger, lui verrà quindi a sapere se il gatto era vivo o morto solo al momento del suo rientro nel laboratorio. Abbiamo qui due sistemi: la "scatola" col gatto e il "laboratorio" con l'amico e la scatola. Due esiti sono possibili al rientro di Wigner: "gatto morto + amico triste" e "gatto vivo + amico felice". ma questi due esiti accadono solo al rientro di Wigner (che agisce come osservatore finale) o si sono già realizzati nel momento in cui l'amico ha aperto la scatola? (In quanto la percezione del gatto vivo o morto è indeterminata solo fino all'apertura della scatola, mentre dopo non può che collassare?)



Il non osservare l'esperimento rende il suo risultato ancora probabilistico?



Ebbene, secondo Wigner lo stato di superposizione si è dissolto fin dall'osservazione dell'amico, perché è proprio la coscienza ad agire come il vero catalizzatore del collasso della funzione d'onda!


Ricapitolando...

Trasferire la realtà subatomica nel mondo macroscopico dà origine a degli evidenti paradossi, quali la presenza simultanea di uno stato di vita e di morte che è impossibile da riscontrarsi nell'esperienza quotidiana. Esiste un passaggio tra lo stato descritto dalla fisica quantistica e quello descritta dalla fisica classica che sembra essere generato dall'interazione di ciò che è in superposizione con un osservatore o con l'ambiente stesso.



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