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Meccanica quantistica e spaziotempo nel 21° secolo

Una volta, il grande fisico Richard Feynman affermò: “Nessuno comprende la meccanica quantistica!” E, forse, aveva ragione. Tuttavia, la meccanica quantistica e la relatività generale rappresentano ad oggi le due teorie più complete e più esatte che ci permettono di descrivere, rispettivamente, le stelle, le galassie e l’Universo su larga scala e il mondo degli atomi e delle particelle elementari.

Il problema più grosso che si trovano a dover affrontare oggi i teorici riguarda la riconciliazione delle due teorie. Infatti, relatività generale e meccanica quantistica sono in contrasto tra loro. Il mondo della meccanica quantistica è bizzarro, pieno di stranezze e dove si può solo prevedere la probabilità con cui si verifica un determinato fenomeno fisico. Einstein dubitò sempre sul fatto che l’Universo si comportasse in maniera casuale e imprevedibile perchè riteneva invece che esistessero regole ben precise che governassero le leggi della fisica. Per decenni, i numerosi tentativi di descrivere la gravità con il linguaggio della meccanica quantistica non hanno dato buoni frutti e, dopo la morte di Einstein, nessun scienziato ha preso seriamente in considerazione il problema di unificare le leggi della natura. Da allora, la fisica è come divisa in due branche, da un lato la relatività generale che descrive i fenomeni dell’universo macroscopico e dall’altro la meccanica quantistica che ci spiega come funziona il mondo microscopico. E’ un pò come avere due famiglie che pur vivendo nella stessa casa non vanno d’accordo e non si parlano mai. Sebbene entrambe le teorie descrivono con precisione il dominio in cui esse sono valide, sembra che non sia possibile conciliarle in un’unica teoria che sia in grado di descrivere l’Universo a tutti i livelli.

In questo video, che fa parte di una serie di seminari pubblici organizzati dal Perimeter Institute, Arkani-Hamed esplora i concetti sorprendenti della meccanica quantistica e dello spaziotempo e discute come il nostro modo di comprendere la loro importanza potrà influenzare la fisica fondamentale del 21° secolo.