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QUEST

Fisica Quantistica

In questa pagina troverai informazioni su cos'è la fisica quantistica. Inizia dalla sezione che ti sembra più semplice o più vicina ai tuoi interessi (gioca - Play, scopri - Discover, o impara - Learn), poi esplora le altre per vedere come la tua comprensione cambia e si amplia! 

“La meccanica quantistica è molto più di una semplice teoria: è un modo completamente nuovo di guardare al mondo, che comporta un cambiamento di paradigma forse più radicale di qualsiasi altro nella storia del pensiero umano.”


Anthony Leggett

Play

Particle in a box è un videogioco che esplora le prime differenze tra la fisica classica e la fisica quantistica. Giocandoci, potrai prima osservare come si comporta una particella classica, per poi attraversare il “buco quantistico” ed entrare nel mondo quantistico. Lì potrai familiarizzare con concetti quali la quantizzazione dell'energia, la funzione d'onda e la natura probabilistica della meccanica quantistica quando si effettuano misurazioni o osservazioni di particelle microscopiche, come gli elettroni.

Crediti:
Aditya Anupam (Georgia Tech)
Advisors/Collaborators: Dr. Nassim Parvin (Georgia Tech), Professor Azad Naeemi (Georgia Tech)
Contatti: aanupam3@gatech.edu
http://learnqm.gatech.edu/

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Discover

Scopri di più

La Fisica Quantistica (FQ) ha la reputazione di essere una materia notoriamente difficile. Forse vi sorprenderà ma il motivo principale non è il suo linguaggio matematico, che riguarda principalmente l’algebra lineare; le maggiori difficoltà possono piuttosto essere attribuite al fatto che la FQ ci costringe ad abbandonare molte delle nostre supposizioni e dei nostri preconcetti su come sia la realtà — o forse su come vorremmo che fosse —, rendendola altamente controintuitiva e, a volte, scomoda.

 
Potremmo quindi azzardare l'affermazione che la FQ sia difficile dal punto di vista filosofico, piuttosto che matematico. La ricerca in fisica non si è fermata davanti ai vari aspetti filosofici tutt’altro che compresi e le loro implicazioni. Anzi, ha trovato il modo di prendere una nuova strada producendo la Meccanica Quantistica (MQ), un quadro teorico con un insieme minimo di ingredienti che descrive il comportamento dei sistemi fisici quantistici, nel senso che predice i risultati degli esperimenti senza addentrarsi più del necessario in disquisizioni filosofiche. Per diversi anni molti fisici (con poche eccezioni, tra cui Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Niels Bohr e Max Born) ignorarono il significato profondo della MQ, evitando di interpretare ciò che la teoria ci dice sul mondo e concentrandosi sui risultati positivi che essa consentiva loro di ottenere. Lo stesso Dirac suggerì di «non preoccuparsene troppo (cioè delle questioni fondamentali)». Nei primi decenni della teoria, tale atteggiamento era quello comune, ben sintetizzato dal motto “Zitto e calcola!” coniato da Mermin riguardo all’Interpretazione di Copenhagen. Dopotutto, la Prima Rivoluzione Quantistica aveva avuto un tale successo che nessuno avrebbe perso tempo a considerare questioni sui concetti fondamentali alla base della MQ. 

Fu solo negli anni Sessanta che alcuni fisici si opposero alla corrente dominante e decisero invece di approfondire le implicazioni filosofiche della teoria. Tra questi c'era un brillante fisico irlandese, John Bell, che decise di prendere sul serio la disputa tra Einstein e Bohr sulla fisica quantistica e sul ruolo dell'entanglement. Con il suo ormai famoso articolo del 1964, cambiò radicalmente la situazione, dando inizio in modo inaspettato alla cosiddetta Seconda Rivoluzione Quantistica, i cui effetti e risultati tecnologici sono ancora in atto. Gli ci volle un decennio perché le sue domande fossero prese sul serio, ma grazie alla sua libertà intellettuale, che lo portò a riconoscere l’importanza dell’entanglement, aprì le porte a nuove esplorazioni quantistiche. 

Nella sezione Scopri di Quest ci concentreremo sui concetti più importanti della meccanica quantistica, affrontandoli attraverso i fenomeni quantistici. Descriveremo quindi alcuni esperimenti e i loro risultati e mostreremo come la meccanica quantistica codifichi questi comportamenti in un quadro matematico semplice e affascinante. Prima di iniziare, permetteteci un'importante precisazione. È del tutto naturale sentirsi “a disagio” di fronte al comportamento dei sistemi quantistici o pensare che non abbia alcun senso. Fa parte del processo. Inizialmente non ha senso per noi a causa dei nostri preconcetti su come si comporta la realtà; nella nostra vita quotidiana siamo abituati a cose ben definite in modi incompatibili con le osservazioni sperimentali che descriveremo nel corso della Quest. Con il tempo, familiarizzerete con queste nozioni e vi abituerete persino. Tuttavia è importante rendersi conto che, in ciò che seguirà, la “stranezza” non sta nella teoria (o non solo), ma nei risultati sperimentali stessi! Quindi mantenete una mente aperta e ricordate che la MQ non è una teoria strana per descrivere la fisica semplice, ma un quadro teorico sorprendentemente semplice in grado di descrivere e prevedere osservazioni fisiche sconcertanti. 

Learn

A questo link troverete una sintesi dei postulati o assiomi su cui si fonda la fisica quantistica. Si tratta di affermazioni o proposizioni da cui deriva l'intera struttura della teoria quantistica. Molti ricercatori stanno ancora cercando di capire se questi costituiscano davvero l'insieme minimo di assiomi, oppure se alcuni di essi non siano fondamentali e possano essere derivati dagli altri. 

Si prega di notare che il documento è disponibile solo in inglese.

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