In molti conosceranno e ricorderanno Sliding Doors, film del 1998 che vedeva come assoluta protagonista Gwyneth Paltrow. Molti meno, probabilmente, saranno coloro che sono ferrati in meccanica quantistica – anche se magari saranno appassionati di The Big Bang Theory.
Ma a volte il Cinema può aiutare la Scienza. E avvicinarla a coloro che, magari, l’avrebbero altrimenti sentita come fredda e distante.
La meccanica quantistica è la teoria che descrive il comportamento degli atomi e delle particelle subatomiche. Fondamento della fisica moderna, la meccanica quantistica lascia spazio a diverse interpretazioni per quanto riguarda l’essenza del cosmo e della natura.
Una delle difficoltà riguarda il fatto che i fenomeni descritti dalla meccanica quantistica non sono caratterizzati da relazioni causa-effetto (per cui un evento è conseguenza di un altro), bensì da relazioni probabilistiche. L’elettrone, per esempio, viene rappresentato con una funzione – detta “funzione d’onda” – che dipende dalle coordinate spaziali e dal tempo: il significato di tale funzione, tuttavia, non è altro che la probabilità che l’elettrone occupi una determinata posizione nello spazio a un determinato istante.
L’applicazione dei princìpi della meccanica quantistica a dei sistemi macroscopici può dare risultati paradossali, come ha dimostrato l’esperimento mentale detto, appunto, “paradosso del gatto di Schrödinger”. In questo esperimento, il fisico austriaco Erwin Schrödinger immaginò di chiudere un gatto in una scatola assieme a una sostanza tossica, che inizialmente è sigillata ma a un certo punto, del tutto casualmente, verrà liberata.
Ciò significa che, finché la scatola non viene aperta, il gatto a ogni istante ha la stessa probabilità di essere vivo e di essere morto: ovvero, in base ai princìpi quantistici è contemporaneamente sia vivo che morto.
Questo caso sconcertante serve a porre l’attenzione su un particolare aspetto: l’esistenza di possibilità alternative. Nel caso dell’esperimento mentale di Schrödinger, le alternative sono che il gatto sia vivo o sia morto: e, a seconda di quale dei due eventi si verifica (e anche dell’interpretazione della meccanica quantistica considerata), il destino dell’intero universo potrà essere completamente differente.
Ricorda qualcosa? È esattamente il principio alla base di Sliding Doors.
Nel film di Peter Howitt, la protagonista Helen Quilley (Gwyneth Paltrow) vive due vite parallele e indipendenti a seconda che riesca o meno a prendere la metropolitana. Questo semplice evento dà luogo a due differenti dimensioni nelle quali il destino di Helen prende strade completamente diverse.
Ora, si immagini che i due eventi “Helen prende la metropolitana” e “Helen non prende la metropolitana” abbiano la stessa probabilità di verificarsi. La domanda diventa: quale dei due si verifica? O meglio ancora, non potrebbero verificarsi entrambi?
Secondo la principale interpretazione della meccanica quantistica (l’interpretazione di Copenhagen), la risposta è no. Questa ipotesi, infatti, prevede che, una volta che sia accaduto un determinato evento, la probabilità che si verifichi l’alternativa si annulli. Quindi, se Helen prende la metropolitana, non c’è più alcuna possibilità che si verifichi l’evento opposto “Helen non prende la metropolitana”: così come, se il gatto di Schrödinger è vivo, non c’è possibilità che sia morto.
Questa interpretazione è certamente vicina al senso comune, ma ha un grosso limite: deve postulare che la funzione d’onda che descrive un intero universo (quello alternativo) si riduca a zero, cioè collassi. E ciò dovrebbe accadere ogni singola volta che si verifica un evento in grado di ramificare l’universo – il che crea a molti scienziati notevoli imbarazzi.
Esiste però un’altra interpretazione, che è in grado di rimuovere il problema del collasso della funzione d’onda: è l’interpretazione a molti mondi. Secondo tale teoria, ogni evento è comunque un punto di diramazione, ma i rami dell’universo sono ugualmente reali – pur non potendo interagire fra loro. Nel caso di Sliding Doors, vuol dire che ci sarà un universo in cui Helen ha preso la metropolitana, e un altro (completamente separato) in cui Helen non ha preso la metropolitana: e i due universi sono ugualmente reali.
È il principio alla base di quello che è stato definito “multiverso”, ovvero l’esistenza di dimensioni parallele al di fuori del nostro spaziotempo. Naturalmente, è molto più difficile immaginare che possano esserci altri universi al di fuori del nostro, il che rende l’interpretazione a molti mondi più lontana dal senso comune. Ma c’è un fatto che potrebbe forse far propendere per questa ipotesi – un fatto su cui vale almeno la pena riflettere: l’universo, a partire dal Big Bang, è in continua espansione, come dimostrato già da Edwin Hubble negli anni ’20 del secolo scorso. Ebbene, se non c’è nulla oltre il nostro universo, in cosa si sta espandendo?
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