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Il segreto delle variabili nascoste: quanto erano profondi i dubbi di Einstein sulla meccanica quantistica?
Il mondo della meccanica quantistica è pieno di fenomeni strani e profondi e una delle domande più affascinanti riguarda l'esistenza o l'assenza di variabili nascoste. L’idea centrale della teoria delle variabili nascoste è che se ci sono alcune variabili locali che non sono ancora state scoperte, il comportamento delle particelle può essere previsto in modo più accurato, invece di affidarsi esclusivamente alla casualità della meccanica quantistica. Lo sfidante più noto a questa visione è Albert Einstein, un gigante della scienza che una volta mise in dubbio l’integrità della meccanica quantistica e credeva che fosse necessaria una spiegazione più fondamentale per comprendere il comportamento del mondo microscopico.
"Dio non gioca a dadi." Questa frase descrive vividamente i dubbi di Einstein sulla casualità e ha alimentato il feroce dibattito tra la meccanica quantistica e la teoria del cambiamento brusco.
Questo dibattito ideologico iniziò nel 1935, quando Einstein, Podolsky e Rosen pubblicarono un famoso articolo chiamato documento EPR. L'articolo propone una contraddizione, cioè il fenomeno dell'entanglement quantistico sembra indicare che le particelle possono istantaneamente influenzarsi a vicenda, il che è contrario al principio di "località" sostenuto da Einstein. Secondo questo principio, nessuna informazione può essere trasmessa a una velocità superiore a quella della luce, e il comportamento dell’entanglement quantistico sembra violare questa regola.
Tuttavia, con il teorema di Bell proposto da John Bell nel 1964, le basi di questa teoria furono ulteriormente ampliate. Il teorema di Bell afferma che nessuna teoria locale delle variabili nascoste può riprodurre tutte le previsioni della meccanica quantistica. Ciò significa che se i risultati sperimentali mostrano una violazione della disuguaglianza di Bell, l'esistenza di variabili locali nascoste non sarà supportata, implicando così l'unicità della meccanica quantistica.
"Il comportamento bizzarro di rifiutare tutte le possibili variabili locali nascoste sembra riecheggiare la natura non intuitiva del mondo quantistico."
Per verificare il teorema di Bell, gli scienziati iniziarono a condurre vari esperimenti di Bell con lo scopo di trovare tracce di variabili nascoste locali, e questi esperimenti alla fine supportarono le previsioni della meccanica quantistica. Dal primo esperimento di Bell condotto da Friedman e Crowther nel 1972 al test di Bell "senza buchi" negli ultimi anni, gli scienziati hanno continuato a esplorare i confini relativi al comportamento quantistico complesso.
In questa fase, tutti i test condotti da Bell hanno dimostrato la stranezza e l'imprevedibilità del mondo quantistico e stanno guidando ulteriori ricerche sulla meccanica quantistica. Ciò rende la teoria dell’informazione quantistica un campo emergente di alto profilo e apre la strada allo sviluppo della tecnologia di crittografia quantistica.
"La nascita della tecnologia di crittografia quantistica ci consente di vedere la fine della teoria delle variabili nascoste."
In questa serie di esperimenti, gli scienziati hanno gradualmente colmato molte lacune e rafforzato ulteriormente le basi della meccanica quantistica. Alcuni esperimenti non solo hanno osservato il fenomeno dell’entanglement quantistico, ma hanno anche superato le lacune della località e del rilevamento, e alla fine hanno raggiunto un consenso: la teoria delle variabili nascoste locali non è più applicabile. Tre test Bell “privi di bug” nel 2015 hanno ulteriormente confermato questa visione, consentendo ai ricercatori di confermare l’accuratezza della meccanica quantistica con una maggiore significatività statistica.
In futuro, man mano che sempre più esperimenti Bell verranno implementati in diversi sistemi fisici, riuscirà la comunità scientifica a trovare una teoria in grado di soddisfare le previsioni quantistiche senza violare le variabili nascoste locali? Forse il mistero del mondo quantistico non è ancora finito e la sua verità attende un’esplorazione e una comprensione più profonde?
