Bicicletta e meccanica quantistica

2 commenti

Bicicletta e meccanica quantistica

Ovvero: l'insolito caso del ciclista che credeva di pedalare su una bicicletta



"Questa è solo materia e io sono un fascio di particelle proiettato in un moto rettilineo", penso mentre fatico enormemente per risalire una pendenza asfaltata di tutto rispetto.
Mancano ancora 40 km per arrivare a casa, ma è domenica e non ho fretta.
Ho scelto di percorrere una strada ampia e monotona per evitare distrazioni e avere il tempo di pensare e riflettere su alcuni principi di fisica che mi hanno recentemente incuriosito.
Disclaimer:
Attenzione! Il seguente articolo è ad elevato tasso NERD. Continua la lettura solo se hai intenzione di affrontare un determinato multiverso in cui si parla di meccanica quantistica e altri fenomeni fisici. E anche un po' di biciclette
E' incredibile quanto il ritmo cadenzato della bicicletta possa aiutare a riflettere: se la strada non presenta distrazioni paesaggistiche o un traffico caotico, è sufficiente impostare il corpo in modalità «pedala a ritmo X e mantieni l'andatura» per trovarsi così a vagare con la mente. Un piccolo sforzo e si conduce il pensiero verso una serie di idee e concetti per analizzarli e soppesarli.

Due giorni prima mi trovavo in ufficio e durante la pausa pranzo ho avuto la fortuna di riuscire a parlare con un bravo Fisico Teorico: ci avevo già provato tempo prima ma non ero mai riuscito a trovarlo; questa volta invece era online su Skype e si è mostrato molto disponibile a parlare di Fisica e Biciclette, un binomio consueto se parliamo di Fisica tradizionale, ma meno trattato se introduciamo concetti quantistici.

"Sto spingendo un groviglio di particelle, ma devono essere particolarmente ruvide per avere un attrito così elevato con l'asfalto" penso mentre spingo la mia bici ad una media di 25 Km/h.
In effetti l'asfalto non esiste, è solo un nome e una forma che diamo a questa particolare forma di materia. Lo vedo grigio perchè i recettori dei miei occhi sono tarati per vedere grigio lo spettro di luce che riflette l'asfalto. Ma in fondo il grigio non esiste, è solo una modulazione determinata dal riflesso della luce sul materiale.
"Anche la luce è materia, fatta di particelle, così come qualcosa di meno tangibile: il mio pensiero che immagina un Me che riflette sullo stesso concetto di pensiero. Ma cos'è il pensiero se non  una forma di elettricità derivata da processi fisici e chimici nel cervello?"
Aggroviglio i pensieri mentre continuo a pedalare.

«Puoi avvicinarti ai concetti quantistici, ma difficilmente ne potrai abbracciare il senso generale» mi diceva il dott. Redlian, fisico teorico.
«Non perchè tu non abbia le capacità di acquisire le attuali teorie, ma proprio per il fatto che tutt'ora il senso sfugge di mano anche agli addetti ai lavori».
Per comprendere certi concetti spesso ci vuole una grande fantasia, possibilmente multispaziale: ad esempio in questo istante sto pedalando su una strada statale, poche macchine sfrecciano al mio fianco, un sole ancora freddo di febbraio illumina questa mattina di allenamento in bicicletta.
In questo istante, dicevo, in un universo parallelo non starò pedalando, ma sarò fermo sul ciglio della strada.
Nello stesso istante in cui formulo questo concetto, la mia compagna sa che sono fuori in bicicletta, ma non sa se sto pedalando o sono fermo. Potrà pensare che io stia facendo o l'una o l'altra cosa. Nella fisica quantistica, in realtà, io sto facendo entrambe le cose: pedalando e stando fermo.
Lei, dunque, non ha modo di sapere con certezza cosa io stia facendo perchè non mi vede e io non glielo sto dicendo in tempo reale, ma il solo fatto che esista questa doppia possibilità permette uno sdoppiamento della mia situazione tra possibili universi paralleli. Un Vi nell'universo A pedala lungo la statale; un Vi nell'universo B è fermo con la sua bici lungo la statale.
Se la mia compagna tentasse una misurazione del mio stato con una telefonata o raggiungendomi in macchina potrebbe definire in modo univoco una delle due possibilità e ciò decreterebbe se l'istante avvenisse nell'universo A o nell'universo B. Ad ogni modo ci sarebbero infiniti o quasi universi nei quali le situazione prenderebbero pieghe diverse.

"Sarà, ma in questo universo si è messo contro anche il vento e faccio ancora più fatica a spingere questi 12 Kg di atomi di alluminio, gomma e acciaio".
Il pensiero è materia e la materia interagisce con ogni altra cosa perchè tutto è materia, mi concentro quindi sulla visualizzazione del mio movimento: materia che spinge materia in attrito su altra materia. Il mio pensiero può forse creare una forza tale da rendere la frizione tra particelle più scorrevole?
Ci provo, ma la forza che genero con il mio pensiero è evidentemente troppo blanda per far sì che le ruote diventino più leggere.

Continuo a riflettere per un po' sulle teorie dei multi universi e sul dualismo onda-particella fino a che non si insinua un altro pensiero ancora più articolato: l'effetto tunnel tipico dei superconduttori applicato alla bicicletta!
"Dovrei definire una situazione nella quale la mia bicicletta può rispondere allo stato A o allo stato B con un elemento di costrizione che permetta, verosimilmente, l'accadere univoco di uno solo dei due stati".
La camera d'aria ad esempio è inserita nel copertone, situazione A, oppure la camera d'aria è fuori dal copertone, situazione B. Il copertone è l'elemento fisico di costrizione. L'esperienza insegna che la camera d'aria potrà trovarsi o nello stato A o nello stato B, a seconda dell'intervento che applicheremo all'insieme.
Tutto è materia, la materia è atomo, le particelle interagiscono tra loro. Può accadere che un enorme forza immateriale riesca a spingere l'insieme di particelle che formano la camera d'aria a creare un varco tra gli atomi che formano il copertone, consentendo così il passaggio allo stato B attraverso un effetto tunnel? In teoria è possibilissimo: immagino la struttura atomica del copertone che viene momentaneamente distorta in un punto, si allunga, si dilata, gli atomi si separano creando un foro di passaggio e la camera d'aria scivola in questa fenditura che si richiuderà dopo il passaggio.
Incredibile, l'effetto tunnel applicato alla bicicletta è realizzato!

Certo adesso pasticcio un po' con materia ed energia, ma è sicuramente più divertente il mio paradosso del copertone rispetto ai classici esempi. E, sempre in tema quantistico, se non posso provare il fatto con una misurazione determinata, posso far ricadere il tutto in una possibilità certamente determinata, ma al contempo legata ad una probabilità altrettanto determinata che ne certifica come zero le eventualità che questo fenomeno accada, ma non ne esclude la possibilità che si realizzi.

Però se il fenomeno del tunnel del copertone accadesse, lo potrei scoprire solo a fatto avvenuto dopo una constatazione visiva. E in quello stesso istante decreterei la camera d'aria in posizione esterna al copertone, ma non potrei vedere l'effetto di passaggio.
Rimango un attimo in sospeso su queste mie elucubrazioni mentre evito con abili mosse una serie di buche sulla strada.
"Certo è che in fisica quantistica la camera d'aria non è mai o dentro o fuori, ma contemporaneamente è sia dentro che fuori. Una volta che io la localizzo annullo la curva di probabilità e ne determino lo stato. In questo universo. In un altro la camera d'aria sarà in un altra posizione. Mmmm... non male per un pezzo di gomma gonfio d'aria!"

Pochi chilometri e sarò arrivato a casa, fine dell'allenamento e fine dei ragionamenti contorti.
Dovrei aumentare l'andatura per fare qualche progressione finale, ma il ritmo medio costante concilia ottimamente le funzioni cerebrali, quindi decido di mantenere l'andatura.
A proposito di andatura, mentre creo l'immagine mentale di un uomo in bicicletta, se considero uomo e bici come una unica singola particella, posso certamente stabilire che è impossibile conoscerne simultaneamente posizione e velocità, anzi, a ben pensarci questa particella non è in una posizione ben definita, ma è presente contemporaneamente in tutta l'onda per via della sua diffusione.
L'uomo in bici ha quindi contemporaneamente diverse velocità dettate da diverse probabilità. Se stabilisco che la sua posizione è questa perchè, ad esempio, lo fotografo, ho semplicemente accertato un determinato stato che non esclude nessuna altra probabilità.

Sorrido al pensiero di aver fatto una marmellata di concetti quantistici, ma sono anche grato alla fisica tradizionale e alla meccanica che mi hanno portato in modo determinato a raggiungere casa, dove mi aspetta una doccia calda e un buon pranzo.
Per un attimo provo anche dispiacere per quell'Io nell'universo numero 4 alla N+2 che non è ancora arrivato a destinazione perchè si è trovato la camera d'aria fuori dal copertone ed è caduto a terra imprecando contro fisici, quanti e atomi. Fortunatamente io sono nel mio universo banale nel quale le cose vanno come devono andare ^_^

Articolo approvato da Sheldon Cooper (e scusate se è poco!)

APPROFONDIMENTO

Il racconto è reale ed è basato su concetti e fenomeni realmente studiati e teorizzati.
Nel raccontare in forma semplificata il mio ragionare su questi concetti ho affrontato in modo sparso: la natura ondulatoria della luce; il principio di inversione; l'effetto Compton; il principio di esclusione; fermioni e bosoni; il concetto di probabilità nella struttura atomica; il principio di indeterminazione; l'effetto tunnel; gli universi paralleli e i multiversi.....
Il mondo della fisica teorica è davvero affascinante!



Il testo di questo articolo è proprietà esclusiva del sito 90RPM.
Sei libero di condividere e ri-pubblicare l'articolo a patto di non modificare nessuna parte dello scritto e di indicare sempre la fonte inserendo un link attivo al sito "www.90rpm.blogspot.it".
Tuttavia procediamo spesso alla modifica e all'aggiornamento degli articoli già pubblicati, quindi ti suggeriamo di non fare copia/incolla dei testi, ma di segnalare l'articolo tramite il suo link diretto.

Hai trovato l'articolo interessante?

Condividilo se ti è piaciuto!

Stampa l'articolo, crea un PDF oppura invia una email

2 commenti:

  1. allenamento per la mente, è sempre affascinante esplorare così a fondo la quotidianità e la semplicità di certi momenti della giornata
    Luca

    RispondiElimina
  2. Divertente e illuminante: in genere, in bici, uno pensa alla destinazione, al percorso scelto, uno pensa al cibo, alla tivu, agli amici...e guarda un po', si scopre che in bici si può anche pensare alla fisica! Meno male che non siamo tutti uguali...

    RispondiElimina


TOP