Propagazione dell'informazione nella meccanica quantistica

Posted on 26 dicembre 2010

Definire cosa sia l'informazione pura è estremamente difficoltoso.

In particolare siamo talmente abituati a dare un significato all'informazione che spesso dimentichiamo che è la nostra mente ad attribuire un significato ai messaggi che riceviamo continuamente. Dal punto di vista di una particella materiale le cose stanno molto diversamente. Comunque possiamo tentare di definire l'informazione come una correlazione fra due stati materialmente possibili. In particolare se disponiamo di due rappresentazioni collegate tramite un canale di trasmissione possiamo definire l'informazione come una correlazione fra elementi nelle rispettive rappresentazioni.

Questa definizione funziona molto bene quando cerchiamo di capire cosa succede quando due persone si scambiano informazione. Nella meccanica quantistica la funzione d'onda contiene la correlazione fra le possibili misurazioni fisiche. Gli stati possibili descritti dalla funzione d'onda sono quindi in relazione reciproca in maniera istantanea anche se non siamo in presenza di alcun segnale scambiato.

Possiamo quindi ipotizzare che l'informazione, intesa come correlazione tra stati, possa essere trasmessa senza scambio di messaggi specifici, in particolare senza l'utilizzo di energia. Nell'esperimento EPR due particelle correlate si influenzano reciprocamente. L'esperimento EPR è un fenomeno non razionalizzabile caratteristico delle dinamiche della meccanica quantistica, per cui azioni tra luoghi distanti - che normalmente avvengono in tempi e spazi diversi - avvengono invece nello stesso tempo e conspazialmente.

Questo fenomeno è presentato dai quanti, da protoni o altre particelle, da elettroni, da interi atomi, da parti di molecole aventi due possibili stati morfologici (ad esempio, le proteine neuroniche “tubulina alfa” e “tubulina beta”, che differiscono solo per l'orientamento spaziale di parte della molecola), i quali talvolta vengono emessi e/o si presentano in modo correlato (“entangled”). Il modo correlato consiste in uno "stato di sovrapposizione" che attribuisce contemporaneamente, ai vari enti sopraelencati, proprietà normalmente antagoniste, quali ad es. velocità in due o più diverse direzioni, spin (rotazione) destrorsa e sinistrorsa, orientamenti spaziali in direzioni diverse, proprietà corpuscolari spazialmente definite che si trasformano in onde di materia stazionarie e fluttuanti con continuità (elettroni nelle proprie orbite atomiche o nei circuiti superconduttori).

Ciò fu intuito (e rifiutato) dai fisici Einstein, Podolsky, Rosen (le esperienze compiute, che indicavano questo comportamento furono da allora dette “EPR”, dalle iniziali dei loro cognomi). Al contrario, Niels Bohr affermò: “...anche se due fotoni (correlati) si trovassero su due diverse galassie, continuerebbero a rimanere pur sempre un unico ente, e l'azione compiuta su uno di essi avrebbe effetti istantanei anche sull'altro...”. La disputa terminò nel 1982, con gli esperimenti di Alain Aspect che dimostrarono inconfutabilmente la giustezza delle suelencate proprietà della meccanica quantistica.

Le equazioni della meccanica quantistica descrivono dunque una correlazione istantanea tra le particelle, questa correlazione contiene informazione. Una particella conosce lo stato dell'altra istantaneamente. Questa interazione reciproca viola il principio di località come è stato più volte osservato. In particolare le particelle non sono separabili nonostante la distanza che le separa, continuano a comportarsi in maniera olistica, come un tutto unico, e sono descritte dalla meccanica quantistica in maniera unitaria.

Sembrerebbe quindi che l'informazione debba propagarsi a velocità infinita senza utilizzo di energia. L'informazione contenuta nella funzione d'onda rappresenta la probabilità che si verifichi una determinata misurazione e questa informazione è perfettamente comprensibile all'intelletto umano, in particolare ci consente di prevedere (statisticamente) quali saranno le nostre misurazioni.

Ma questa informazione potrebbe anche essere una componente reale caratterizzante gli stati fisici, in particolare potrebbe essere una proprietà dotata di senso per la natura. Così come il campo gravitazionale trasporta l'informazione che da origine all'attrazione tra corpi materiali, la correlazione contenuta nella funzione d'onda descritta matematicamente determina il comportamento delle particelle elementari.

Autore: Oscar Bettelli

Affascinante questa materia di studio, dove io mi perdo, ma mi sento attratto dal profondo del mio inconscio, credo che approfondendo questo aspetto su come e perchè l'informazione viaggia fuori dai limiti dello spazio-tempo sarà la grande sfida che veramente potrebbe cambiare anche diversi indirizzi tecnologici che abbiamo ancora su questa Terra, come ad esempio produrre energia tramite la combustione, spostarci tramite la spinta ecc.