Discussione:Dualismo onda-particella

Dualismo onda-particella
Argomento di scuola secondaria di II grado
Materia	Fisica
Dettagli
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Progetto Wikipedia e scuola italiana

Ho iniziato a riscrivere la parte storica, appena arrivato a buon punto la inserirò nell'articolo. --Sigfrido 22:10, Lug 18, 2005 (CEST)

Ho inserito alcune informazioni storiche, ma non ho idea di come sistemare il testo precedente (che al momento è in fondo all'articolo). Mancano le informazioni sugli esperimenti e le teorie che portarono alla dualità del fenomeno. --Sigfrido 22:41, Lug 19, 2005 (CEST)

A mio parere questa voce e la voce luce, dovrebbero restare separate. In fondo si tratta della natura duale delle particelle, non solo della luce. Diablo 19:49, 20 gen 2006 (CET)

Carenze nella traduzione

Gradirei una corretta traduzione del termine inglese "moment", che si dovrebbe tradurre "quantità di moto". In italiano il termine momento si ferisce a prodotto vettoriale di una forza per un vettore distanza. — Questo commento senza la firma utente è stato inserito da Paolo Fioretti (discussioni · contributi).

Dualismo e probabilismo

Non entrando nel merito specifico del paragrafo eliminato, in generale mi pare che un qualche collegamento fra i due aspetti esista, in relazione all'interpretazione probabilistica della funzione d'onda. Se così fosse, un richiamo in tal senso non sarebbe inopportuno--Francopera (msg) 05:57, 5 mag 2021 (CEST)

Sono questioni parallele, che hanno quindi intersezione nulla. Le cose che stavano scritte non dimostravano alcun legame tra i due argomenti: si limitavano a giustapporre concetti diversi. L'interpretazione probabilistica è un aspetto fondamentale ma del tutto separato dal problema dell'ontologia della MQ. Il dualismo si connette semmai all'indeterminazione (vedi "Derivazioni di Bohr" nella voce "Principio d'indeterminazione di Heisenberg"). Oggi ho aggiunto del materiale che servirà per sviluppare acquisizioni più recenti (Greenberger-Yasin e Englert), per non restare sempre fossilizzati a questioni di un secolo fa. Mi servirà qualche giorno per completare il lavoro. Chiedo cortesemente di pazientare un poco, per valutare il risultato complessivo. --Stiglich (✉) 23:43, 5 mag 2021 (CEST)

Esistono molte possibili interpretazioni del dualismo onda-particella. Una rassegna un po' datata ma ancora sostanzialmente valida si può scaricare qui: http://www.museocivico.rovereto.tn.it/UploadDocs/4878_art01_introzzi.pdf Si vede che l'interpretazione probabilistica si declina, a livello ontologico, nell'interpretazione di Born (solo particelle, senza onde). Ma c'è un triplice problema nel connettere dualismo e interpretazione probabilistica della MQ:

1. in un contesto comunque probabilistico, l'interpretazione ontologica di Born (solo particelle, senza onde) è solo una delle tre possibili. Non c'è motivo di preferirla a quella di Heisenberg (né onde, né particelle) o di de Broglie e Bohm (onde e particelle);
2. l'interpretazione probabilistica di Born è inglobata e superata da quella di Copenaghen (a livello ontologico: complementarità di Bohr);
3. sia Born sia Bohr sono resi obsoleti da Greenberger-Yasin ed Englert. Bohr va citato come predecessore, ma perché citare in questo contesto anche Born, che è comunque incluso in Bohr e superato da Greenberger-Yasin ed Englert ?

--Stiglich (✉) 00:31, 6 mag 2021 (CEST)

Penso di aver capito ora cosa si intendesse col legame tra dualismo e probabilismo: il fatto che l'ipotesi di de Broglie è stata seminale per la nascita dell'equazione di Schrödinger. Verissimo. Ma lo metterò in evidenza nella voce "Ipotesi di de Broglie", che era un po' sgangherata e sto risistemando. --Stiglich (✉) 16:11, 11 mag 2021 (CEST)

Rientro. Dando l'avvio (solo quello) a questa discussione mi riferivo sicuramente all'aspetto che rilevi nell'ultimo intervento qui sopra, ma non solo. A me, solo appassionato della materia, ma non certo "esperto", sembra di vedere una continuità, quantomeno concettuale, che unisce non solo De Broglie a Schrödinger, ma anche quest'ultimo a Born con la sua interpretazione probabilistica della funzione d'onda. In sintesi, mi pare, De Broglie introduce la novità dell'aspetto ondulatorio della materia, Schrödinger ne definisce gli aspetti formali con la sua meccanica ondulatoria e Born chiarisce come conciliare in termini concettuali due aspetti fisici in apparenza alternativi introducendo la probabilità. In questo senso il paragrafo precedente, che non voglio comunque difendere in modo particolare, cercava di evidenziare tale continuità, forse anche in modo un po' ingenuo, introducendo un'analogia tra un fenomeno ondulatorio in senso lato e una probabilità che varia (possiamo dire "ondeggia"?) nello spaziotempo. D'altra parte le frange "chiare e scure" nell'esperimento della doppia fenditura con particelle non corrispondono a probabilità bassa o alta della loro presenza? Ecco quindi che dualismo (riferendosi con il termine all'aspetto ondulatorio degli oggetti materiali) e probabilismo mi sembra risultino strettamente connessi e che, quindi, tale connessione possa/debba essere rilevata nella voce. La complementarità, aspetto rilevantissimo da te approfondito nell'ampliamento della voce, da cui si evidenzia una profonda competenza, mi pare si collochi, anche considerando gli sviluppi teorico-sperimentali più recenti, più nella prospettiva della modalità con cui il dualismo si manifesta, po' diversa e autonoma (parallela, nel senso della non intersezione, per riprendere il tuo concetto) rispetto alla visuale che ho esposto. Per la quale, in ogni caso, sono pronto a ricevere senza battere ciglio e con un sorriso qualsiasi tipo di pesanti censure potranno seguire.--Francopera (msg) 00:32, 12 mag 2021 (CEST)

Ciao. Grazie per l'ampio e articolato commento. La linea concettuale che tracci: de Broglie $\to$ Schrödinger $\to$ Born esiste certamente, ed è ripresa in tutti i manuali di MQ. Ma bisogna fare attenzione a sottolineare più le differenze che le analogie: non c'è nessuna "probabilità che ondeggia". Per de Broglie il pacchetto d'onda è un'onda fisica che si propaga nello spazio-tempo ed accompagna la particella. Inizialmente anche Schrödinger la pensava così, ma sorgono subito problemi nell'interpretazione realista della $\psi$:

1. $\psi$ è un numero complesso, difficilmente identificabile con l'esito di una misura fisica;
2. $|\psi |^{2}$ è un numero reale, ma si sparpaglia nel tempo e quindi non pare correlabile a caratteristiche stabili come la massa o la carica di una particella;
3. per sistemi con $n>1$ particelle, $\psi$ non è definita nella spazio tridimensionale ma nello spazio astratto a 3n dimensioni delle configurazioni. Quindi non rappresenta un ente fisico, ma è una funzione matematica legata alla probabilità (Born). Con questo ultimo passaggio si esaurisce il cammino de Broglie $\to$ Schrödinger $\to$ Born. Dopo Born, non c'è più una meccanica ondulatoria (de Broglie e Schrödinger), ma si parla di meccanica quantistica.

Questo percorso è descritto dettagliatamente alla voce Ipotesi di de Broglie, nella Sezione L'interpretazione probabilistica di Born. Ripeterlo qui mi pare pleonastico, visto che la connessione concettuale è proprio de Broglie $\to$ Schrödinger $\to$ Born, mentre il dualismo onda-particella è un'idea che nasce prima di de Broglie (Einstein 1909) e continua anche dopo (vedi Landau, ad esempio) che l'aspetto innovativo dell'ipotesi di de Broglie si è esaurito (con Born). Inoltre ci sono richiami espliciti da questa voce a quella sulla Ipotesi di de Broglie. --Stiglich (✉) 13:01, 12 mag 2021 (CEST)

E' probabile che la mia perplessità nel non citare in questa voce, almeno con un accenno (rispetto a una trattazione più ampia come già fatto in quella sull'ipotesi di De Broglie), l'evoluzione da "meccanica ondulatoria" a meccanica quantistica, e cioè sostanzialmente Born, derivi da una carenza di conoscenza dell'argomento dualismo nella sua evoluzione successiva. Un non esperto con letture piuttosto elementari ricava facilmente l'impressione che Born, con la sua interpretazione, ponga un suggello definitivo legando indissolubilmente aspetto ondulatorio e probabilistico. In qualche modo sembra che con la probabilità venga superata l'incongruenza logica del dualismo "sublimando" una delle due componenti, quella ondulatoria, privandola del suo significato propriamente fisico e consentendone così una visione compatibile con quella corpuscolare. In questo senso, le frange nell' esperimento della doppia fenditura con particelle sembrano trasformarsi da fenomeno di interferenza ondulatoria a distribuzione di probabilità. A tale proposito, mi permetto una considerazione personale, per la quale mi scuso anticipatamente: mi pare una ben strana coincidenza quella per cui, partendo da un'ipotesi strettamente ondulatoria in senso fisico (De Brogle), si finisca col trovare una grandezza (la funzione d'onda) che, pur non avendo più nulla dell'onda in senso fisico, serve perfettamente allo scopo. E ancora, ma qui mi rendo conto di degenerare (chiedo umilmente venia), il fatto che $|\psi |^{2}$ "si sparpagli nel tempo" non sembra una sorta di "corrispondenza (o reminiscenza) matematica" del comportamento ondulatorio?--Francopera (msg) 05:44, 13 mag 2021 (CEST)

Hai perfettamente ragione nel dire che la funzione d'onda è reminescente di comportamenti ondulatori (sparpagliamento e doppia fenditura). E che il lascito permanente di Born alla MQ è il probabilismo, che viene incluso in quasi tutte le interpretazioni della MQ. Ma questo NON implica anche l'accettazione dell'interpretazione di Born a proposito del dualismo onda-particella. Tutte le interpretazioni che elenco accettano il probabilismo della MQ:

1. Born - SOLO particelle, senza onde (fisiche)
2. Bohm - onde E particelle (riprende le tesi di de Broglie)
3. Bohr - onde O particelle (principio di complementarità)
4. Heisenberg - NE' onde, NE' particelle (complementarità strutturale)
5. Lévy-Leblond - NE' onde, NE' particelle (quantoni)
6. Lévy-Leblond - NE' onde, NE' particelle (bosoni o fermioni)

La posizione di Born sul dualismo onda-particella (argomento di questa voce) non è stata rilevante quanto la sua interpretazione probabilistica della funzione d'onda. La seconda rimane ancora oggi, mentre la prima à stata superata come minimo dalla complementarità di Bohr. Direi che le opzioni ancora possibili sul dualismo onda-particella sono attualmente quattro:

1. Bohm - onde E particelle (riprende le tesi di de Broglie)
2. Bohr - onde O particelle (principio di complementarità)
3. Lévy-Leblond - NE' onde, NE' particelle (quantoni)
4. Lévy-Leblond - NE' onde, NE' particelle (bosoni o fermioni)

Nella Sezione 3 - Meccanica quantistica di questa voce ho sviluppato 2 di queste 4 interpretazioni:

1. Bohr - onde O particelle (3.1)
2. Lévy-Leblond - NE' onde, NE' particelle (3.3 - 3.4)

Non mi pare necessario - vista la sua importanza attuale nulla - segnalare qui l'interpretazione di Born del dualismo onda-particella. La sua rilevanza storica è invece riconosciuta nella voce sulla Ipotesi di de Broglie.

--Stiglich (✉) 11:40, 13 mag 2021 (CEST)

Rientro. C'era una soluzione banale al problema: riportare in questa voce quanto scritto su Born nella voce Ipotesi di de Broglie. Fatto. --Stiglich (✉) 12:19, 13 mag 2021 (CEST)

Propongo la seguente aggiunta (che mi sembra in linea con quanto detto e naturalmente è ampiamente aggiustabile) in coda al paragrafo, per correlarlo meglio all'argomento: ......Da essa Born ricavò la propria interpretazione del dualismo onda-particella, ora superata, secondo cui, da un punto di vista fisico, esiste solo la componente particellare, mentre quella ondulatoria "svanisce" nell'aspetto matematico di tipo probabilistico.--Francopera (msg) 16:11, 15 mag 2021 (CEST)

Ho messo un commento circa l'ontologia di Born, dove si parla della $\psi$ che rappresenta un ente matematico. Eviterei immagini evocative ma imprecise, per cui ho scritto che l'onda materiale di de Broglie "svanisce" nell'ampiezza di probabilità di Born. --Stiglich (✉) 18:26, 15 mag 2021 (CEST)

Dualità onda-particella

Ho aggiunto le Sezioni su Greenberger e Yasin (1989) ed Englert (1996). È stato un lavoro intenso ma breve (pochi giorni). Mi pare completino l'argomento sul dualismo onda-particella. Si potrebbero aggiungere recenti lavori che correlano la disuguaglianza di Greenberger e Yasin all'indeterminazione intrinseca $\sigma$, dimostrando che vale (sia per stati puri come per stati misti) l'uguaglianza complessiva $P^{2}+V^{2}+\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}=2$. Ma forse si tratta di una questione troppo specialistica, che interessa solo pochi addetti ai lavori. Chiedo pareri a riguardo. Grazie. --Stiglich (✉) 01:26, 10 mag 2021 (CEST)

Aggiunte e integrazioni

Ho aggiunto una Sezione corposa sugli esperimenti di Doppia fenditura quantistica, presa di peso dalla voce Esperimento della doppia fenditura. Ho aggiunto una parte (necessaria) sulle Interpretazioni degli esperimenti, che ho riportato anche nella voce Esperimento della doppia fenditura. Inoltre ho utilizzato del materiale pre-esistente per scrivere una breve sezione su un esperimento interessante [Piazza, Lummen e Quiñonez (2015)], che è stato correttamente interpretato da due studiosi indiani nel 2017. Ora mi pare che la voce sia molto ricca, e non abbia senso estenderla ulteriormente. Qui mi fermo... --Stiglich (✉) 22:44, 24 mag 2021 (CEST)

Interpretazioni

Rilevazione sullo schermo "puntuale"; forse meglio "puntiforme"?--Francopera (msg) 10:25, 30 mag 2021 (CEST)

Certamente. Modifica da fare senza nemmeno segnalarla in discussione... --Stiglich (✉) 14:39, 4 giu 2021 (CEST)

Vado sempre cauto, temendo di non conoscere qualche significato particolare di termini comuni in ambito scientifico (in considerazione anche dell’autorevolezza dell’estensore)--Francopera (msg) 21:08, 4 giu 2021 (CEST)