Teorema di Bell

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Il teorema di Bell afferma, nella forma più immediata, che nessuna teoria fisica locale e realistica a variabili nascoste può riprodurre le predizioni della meccanica quantistica.

Elaborato da John Stewart Bell, è considerato un importante contributo a favore della meccanica quantistica, in particolare del suo carattere controintuitivo nel rifiuto del realismo locale, toccando questioni fondamentali per la filosofia della fisica moderna.

Fondamenti[modifica | modifica wikitesto]

L'articolo del 1964 che espone il teorema è intitolato "Sul paradosso Einstein-Podolsky-Rosen"[1][2][3]. Il paradosso Einstein-Podolsky-Rosen (paradosso EPR) è un esperimento mentale che nel 1935, presumendo valido il realismo locale, ossia le nozioni intuitive che i parametri delle particelle abbiano valori definiti indipendentemente dall'atto di osservazione e che gli effetti fisici abbiano una velocità di propagazione finita, evidenziò il carattere non locale della meccanica quantistica nella sua interpretazione ortodossa (ossia il fenomeno dell'entanglement), giudicandolo paradossale, ovvero incompatibile con la realtà fisica, e concludendo per l'incompletezza della teoria, cioè per la presenza di variabili nascoste.

Ampliando l' "esperimento" del paradosso EPR nella versione proposta da David Bohm e Yakir Aharonov, in particolare inserendo nel calcolo delle probabilità misure di spin su angolazioni intermedie, combinando così più variabili rispetto alle due precedenti, Bell ha dimostrato che la condizione di realismo locale impone alcune restrizioni delle correlazioni statistiche previste dalla meccanica quantistica tra misure su particelle considerate entangled[4]. Di converso, previsioni in completo accordo con la teoria quantistica implicano la rinuncia ad almeno uno fra realismo e località. Ne consegue che la meccanica quantistica risulta essere una teoria intrinsecamente non locale, non potendo contenere variabili nascoste che ne modifichino tale caratteristica, e quindi una teoria che, sotto tale aspetto, va accettata, o rifiutata, nella sua interezza. Il teorema non è in grado di escludere variabili nascoste non locali che conservino il principio di realtà.

Verifica sperimentale[modifica | modifica wikitesto]

Le restrizioni statistiche evidenziate dal teorema, espresse matematicamente da relazioni di disuguaglianza chiamate disuguaglianze di Bell, permettono, come suggerito dallo stesso Bell, una verifica sperimentale tramite misure della polarizzazione di fotoni. Gli esperimenti effettuati a partire dagli anni 80, pur non riuscendo ancora a soddisfare pienamente le condizioni teoriche previste e a fornire risultati del tutto conclusivi, indicano con quasi certezza che le disuguaglianze di Bell sono violate, fornendo una prova empirica contro il realismo locale e dimostrando che, quelle considerate dal paradosso EPR "raccapriccianti azioni a distanza", sono reali. Questi esperimenti sono quindi ritenuti un'ulteriore prova a favore della meccanica quantistica, o, più esattamente, dicono che la teoria, anche nell'ipotesi dell'esistenza di variabili nascoste, dovrebbe comunque abbandonare il principio di località.

I principi della relatività speciale sono salvati dal teorema di non-comunicazione, che implica che gli osservatori non possono utilizzare gli effetti quantistici per comunicare informazione a velocità superiore a quella della luce.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ J. S. Bell, On the Einstein Podolsky Rosen Paradox, Physics 1, 195-200 (1964)
  2. ^ J. S. Bell: On the problem of hidden variables in quantum mechanics, Rev. Mod. Phys. 38 (1966)
  3. ^ J. S. Bell, Sul paradosso Einstein-Podolsky-Rosen, in J. S. Bell, Dicibile e indicibile in meccanica quantistica, Milano, Adelphi, 2010, pp. 20-30
  4. ^ L'analisi di Bell ha permesso anche di evidenziare che le correlazioni previste mantenendo i principi fondamentali della fisica classica, pur inferiori a quelle della meccanica quantistica, sono molto superiori a quanto suggerisca il senso comune e a quanto ritenessero gli stessi autori EPR, ciò che avrebbe costituito in ogni caso un grande rinnovamento.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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