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La MQ mette davvero in crisi la fisica?

La fisica, lo studio della natura, la regina di tutte le scienze. Non poteva non avere un'area dedicata.
Oscar Chinellato
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La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Oscar Chinellato » 28/02/2017, 10:20

Ogni volta che leggo un articolo sulla meccanica quantistica, anche divulgativo, mi pare che restiamo sempre fermi alle origini: le stesse interpretazioni e lo stesso clima di mistero. Quasi mai sono dovutamente considerati gli sviluppi avvenuti nella fisica negli ultimi dieci anni.
La Meccanica Quantistica è presentata come la pietra tombale della fisica che conosciamo e la nostra visione della realtà è messa in discussione alle fondamenta. In particolare paiono inevitabili azioni a distanza e la possibilità di eventi senza causa specifica.
Ma è proprio così? La MQ deve per forza essere bizzarra?

Un brevissimo confronto tra fisica classica e MQ potrebbe essere utile per focalizzare alcuni concetti.
La Fisica Classica studia il moto dei corpi e i campi. Si impiegano teorie basate sulle leggi di conservazione dell'energia e dei momenti come la Lagrangiana e le equazioni di Maxwell. Le variabili sono locali e deterministiche. Ad esempio la posizione in una dimensione x è rappresentata da un singolo numero.

La Fisica Classica studia anche il comportamento collettivo di insiemi di elementi.
In questo caso possiamo ritenere le teorie come emergenti, cioè non ricavabili (in pratica) dalle leggi che governano il moto dei singoli componenti, ma che emergono come proprietà autonome del sistema. Esempi: a) Moto dei fluidi ( Equazioni di Navier-Stokes); b) Termodinamica (Primo principio e secondo principio). In queste teorie le equazioni sono strettamente deterministiche, ma le variabili sono statistiche e non locali. Esempi di tali variabili sono la velocità media e la densità nel moto dei fluidi, la temperatura e la pressione in termodinamica. Si può constatare, ad esempio, che non ha senso parlare di densità o di pressione riferendosi ad un punto nello spazio in cui è presente una singola particella o addirittura nessuna.

La Meccanica Quantistica si basa sulla funzione d’onda di Schroedinger o sulle matrici di Heisemberg che, grosso modo, sono equivalenti.
Le variabili hanno carattere statistico e non locale. Ad esempio il numero derivante dalle formule non fornisce l'esatta posizione, ma rappresenta solo la probabilità di trovare una particella in una certa zona.

Si possono considerare due punti di vista per spiegare la MQ

Punto di vista dominante
La MQ è fondamentale e completa. Sotto non c'è niente.
Ci sono proprietà particolari esistenti solo nella MQ:
- dualismo onda-particella e decoerenza,
- sovrapposizione stati (gatto Schroedinger),
- entanglement quantistico (azione a distanza),
- non esistenza delle traiettorie.
Giustificazioni. Negli esperimenti le particelle elementari verificano le disuguaglianze di Bell come previsto dalla MQ. Questo fatto indica l'impossibilità dell'esistenza di variabili nascoste cioè di una realtà sottostante alla MQ

Punto di vista alternativo
La QM è una teoria emergente. Le variabili della QM hanno carattere statistico e non locale perché emergono da una realtà sottostante che obbedisce a regole valide per enti che operano a scale inferiori.
Indizi (I nomi dei ricercatori citati e le date non si riferiscono a lavori specifici, ma sono spunti per approfondimenti).
1) Equazione di Schroedinger come teoria emergente.
La teoria quantistica dei campi (QFT) che è uno sviluppo da tutti accettato della MQ afferma che allo zero assoluto il campo elettromagnetico possiede ancora energia (campo di punto zero - Zero Point Field ZPF) e può generare o annichilire particelle. Facendo alcune ragionevoli ipotesi sulle proprietà dello ZPF è possibile ricavare l'equazione di Schroedinger con procedimenti statistici che si basano solo sulla fisica classica. Una volta ricavata tale equazione, la teoria emergente gode di tutti i successi della MQ. (G. Cavalleri 2005).

2) Problema della contestualità in Bell.
I rilevatori impiegati nelle esperienze per dimostrare le diseguaglianze di Bell sono separati e quindi il settaggio iniziale è necessariamente diverso. Ne consegue che i risultati non possono essere confrontati pensando che appartengano allo stesso universo statistico. Quindi il calcolo della disuguaglianza non dà indicazioni decisive sull'esistenza delle variabili nascoste o sulle loro caratteristiche. (Th. M. Nieuwenhuizen, 2012)

3) Entanglement classico.
Cosa accade applicando le leggi di Fresnell dell'ottica classica e le equazioni di Maxwell ad un raggio di luce che attraversa uno specchio semi riflettente che lascia passare il 50℅ della luce e riflette l'altro 50℅? Con un po' di matematica la soluzione è ottenibile. La sorpresa sta nel constatare che le rilevazioni delle polarizzazioni sono correlate come nella MQ; in pratica i raggi di luce sono entangled e verificano la diseguaglianza di Bell pur essendo stati trattati in modo interamente classico (Xiao-Feng qian, 2011). Entanglement quantistico e entanglement classico sono diversi perché appartengono a teorie diverse, ma se le caratteristiche sono uguali possiamo dire che sono cose diverse? Si deduce che la MQ implica le disequazioni di Bell, ma queste possono derivare anche da trattazioni classiche.

4) Rilevazione debole (Weak measurements)
Con la strumentazione moderna molto sensibile si può misurare il momento di una particella senza modificarne in modo distruttivo la posizione. Eseguendo molte misurazioni in posizioni diverse è possibile ricostruire la traiettoria media delle particelle. Ad esempio nell'esperienza della doppia fenditura si vede che la particella passa intera da una sola fenditura. Per inciso, la sua traiettoria è in accordo con la teoria dell'onda pilota di Bohm. (R. Flack, B J Hiley, 2014). Se esistono veramente le traiettorie allora la MQ è incompleta.

5) Le goccioline rimbalzanti ( bouncing droplet )
In un liquido posto in vibrazione si formano delle goccioline sferiche che camminano sulla superficie del fluido. Il moto di queste goccioline, pur appartenendo interamente alla fisica classica ha strette analogie con il moto delle particelle descritto della MQ. Le goccioline presentano diffrazione, effetto tunnel, orbite quantizzate ecc. Ciò dimostra che queste proprietà possono emergere da organizzazioni sottostanti di atomi o molecole e che non sono esclusive della MQ. (Yves Couder, 2005)


Conclusione
Le prove che la MQ sia l’unico punto di partenza della fisica e che di più fondamentale non ci sia nulla sta solo in un teorema che afferma l’impossibilità di andare oltre (disequazioni di Bell), ma questo teorema e le sue conseguenze presentano delle serie difficoltà a cui si è fatto cenno.

Allora perché accettare posizioni per cui non si può andare oltre la MQ anche se stridono con il mondo che noi conosciamo? Perché non lasciare la porta aperta ad altre possibilità come quelle indicate dagli indizi che la QM sia una teoria emergente? Vedasi ad esempio i convegni EmQm13 e EmQm15 di Vienna
Considerare la MQ come teoria emergente toglierebbe molti argomenti ai cultori delle pseudo scienze che prendendo a pretesto l’entanglement quantistico o l’azione a distanza parlano di anima cosmica, coscienza universale, spirito immanente ecc.

Oscar
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Aspie96 » 28/02/2017, 19:39

Ciao, Oscar, e Benvenuto!
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Aspie96 » 28/02/2017, 20:02

Dunque, io non so se le leggi della meccanica quantistica siano fondamentali o derivino da leggi "di più basso livello".

Per quanto riguarda l'interpretazione dell'onda pilota (che non è una teoria. La MQ è una teoria, quella è solo un'interpretazione), è vero: essa produce i risultati corretti. Ha il vantaggio di rigettare alcuni concetti controintuitivi, come la correlazione, ma ha lo svantaggio di doverne accettare altri, come il fatto che ci siano iterazioni istantanee a distanza (all'interno delle onde stesse).
Anche il punto 5 è strettamente legato all'interpretazione dell'onda pilota.

La verità è che nessuno sa quale interpretazione sia più vicina alla realtà.
Ma anche l'interpretazione dell'onda pilota non è proprio molto simile alla fisica classica.
Oscar Chinellato
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Oscar Chinellato » 28/02/2017, 21:44

Probabilmente mi sono spiegato male, non intendevo affatto portare acqua alla teoria dell’onda pilota di Bohm che lascia anche me molto perplesso. Preferisco modelli di teorie emergente vicine alla SEDS (Stochastic ElectroDynamics con spin) che spiega gli effetti quantistici come dovuti all’azione della materia ordinaria sul substrato elettromagnetico di punto zero sottostante.
In definitiva ho solo cercato di elencare alcuni recenti risultati che dovrebbero, a mio avviso, rendere più prudenti nel trarre conclusioni che citando la Mq stridono con il senso comune.
Per quanto riguarda il punto 5, il fluido e le goccioline sono reali e hanno un comportamento emergente che richiama la MQ, ma resta pienamente in accordo con la fisica classica: sotto non c’è azione a distanza o assenza di cause specifiche degli eventi.
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da teoria del tutto » 01/03/2017, 8:33

Può una matematica che arrotonda le ciffre dare risposte? Possiamo in un universo chiuso dare risposte certe, ma vivendo al suo interno ogni nostra decisione ci ritorna indietro diversa da prima. Non esistera mai una teoria che dia una risposta certa quando si cerca una risposta. La mia fìsica è" il sedere di una donna non muove tutti gli uomini" datemi una fisica che mi spieghi questo e avrete la giusta teoria.
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da teoria del tutto » 01/03/2017, 11:02

Non era una battuta maschilista. Vi è qualcosa o meglio nulla che si dispone in un certo modo nella materia che mantiene la materia in equilibrio per una frazione di secondo. Fate girare una trottola e lei raggiunge un'equilibrio per poi cadere bruscamente, cosa è successo in quel'equilibrio? Cosa a fatto cadere la trottola in quel punto?la trottola è inteligente e ha preso una decisione? Questo è un'uomo un insieme di parti in equilibrio e al cedere di una sposta l'altra. Cosa è un uomo, materia in equilibrio. La fisica deve dirmi cosa avviene in quel punto che ha fatto cambiare gli eventi
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Aspie96 » 04/03/2017, 21:57

Oscar Chinellato ha scritto:Per quanto riguarda il punto 5, il fluido e le goccioline sono reali e hanno un comportamento emergente che richiama la MQ, ma resta pienamente in accordo con la fisica classica: sotto non c’è azione a distanza o assenza di cause specifiche degli eventi.

Vero, ma non mi pare che spieghino la correlazione.
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Oscar Chinellato » 06/03/2017, 11:23

Prima di tutto grazie per le osservazioni che spero mi permettono di chiarire alcuni aspetti che evidentemente non sono chiari.
Per rispondere alla domanda su cosa centrino le goccioline rimbalzanti con la MQ prendiamo come esempio l'effetto tunnel, ma lo stesso discorso può valere per l'interferenza nella doppia fenditura o le correlazioni tra particelle.
a) La MQ prevede e calcola benissimo l'effetto tunnel, cosa che l'elettromagnetismo classico non fa.
b) La verifica sperimentale dell'effetto tunnel in elettronica conferma i calcoli della MQ.
c) Allora l'effetto tunnel conferma l'azione a distanza e la non causalità perché su questi elementi la MQ interpreta la spiegazione del fenomeno.
d) Le goccioline rimbalzanti presentano l'effetto tunnel pertanto questo non è esclusivo della MQ.
Tutte le frasi riportate sono giuste ad eccezione del punto c) perché il punto d) è un contro esempio sperimentale di effetto tunnel (non elettronico) che non richiede l'azione a distanza e la non causalità. I calcoli di previsione della MQ sono giusti, ma l’interpretazione viene messa in crisi.
Le goccioline non rientrano nel campo di studio della MQ , ma il loro comportamento fornisce un indizio per cui alcune proprietà della MQ ,da cui pare originare il suo mistero e la sua stranezza e tra queste l'effetto tunnel, in realtà non sono esclusive e nemmeno misteriose (anche se per nulla semplici da spiegare).
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da teoria del tutto » 07/03/2017, 15:41

Perche' distinguere una fisica classica e una MQ ?
Effetto tunnel, se io imprimo un tempo su un corpo prima o poi quel corpo reagisce a quel tempo. Esiste a mio parere un tempo morto dove in un certo senso il corpo decide che reazione prendere, in quel tempo morto che si tramuta in spazio ottengo una reazione anomala ma penso logica.
Se l'atomo contiene uno spazio neutro come una bolla di sapone quando viene compresso assorbe energia e la restituisce ma con le anomalie di uno spazio neutro che ha una forza perche neutro. Non posso considerare una forza lineare difronte ad uno spazio anche se piccolo ma sferico.
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Re: La MQ mette davvero in crisi la fisica?

Messaggio da Aspie96 » 12/03/2017, 11:49

Diciamo, però, che l'interpretazione dell'onda pilota non è un'alternativa alla meccanica quantistica, ma un'interpretazione come ce ne sono altre.
Però le leggi della MQ continuano ad essere valide.
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