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L’interpretazione a molti mondi detiene la chiave dello spazio-tempo?

Penso di poter tranquillamente affermare che nessuno è stanco di una certa citazione di Richard Feynman sulla meccanica quantistica come me. Lo usiamo per dire: “Guarda, questa persona davvero intelligente ha detto che la teoria non può essere compresa, quindi non ci proveremo nemmeno”. Il prologo del nuovo libro di Sean Carroll, Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime, è una polemica contro questo atteggiamento, e sono pienamente d’accordo.

Citazioni come “I fisici tendono a trattare la meccanica quantistica come un robot senza cervello su cui fanno affidamento per svolgere compiti compiti, non come un amico amico”, che sarà una lettura piacevole. Per essere chiari, non sono d’accordo con quasi ogni altra opinione che Carroll afferma nel libro, ma il punto di vista che offre è degno di considerazione.

sean carroll

Carroll, un fisico teorico della Caltech, si pone il compito di spiegare i problemi con la teoria quantistica e come risolverli può portare al progresso in fisica. È un sostenitore dell’interpretazione di Hugh Everett della meccanica quantistica, la teoria dei molti mondi. Se vuoi sapere perché alcune persone pensano sul serio questo approccio e cosa puoi farne, l’ultimo di Carroll è uno dei migliori libri popolari sul mercato.

La prima parte di Something Deeply Hidden inizia con una descrizione della visione a molti mondi di Everett: esiste solo un’evoluzione unitaria di una funzione dell’universo dell’universo, in termini di cui tutto il resto può essere spiegato. Fornisce un trattamento conciso di argomenti come la dualità onda-particella, interferenza quantistica, il gatto di Schrödinger e gli esperimenti di Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) e Bell, ed enfatizza la visione Everettiana su questi problemi.
La mia unica lamentela riguarda la sezione è il suo leggero trattamento del teorema di Bell. Il paradosso EPR può essere facilmente risolto immaginando che i sistemi quantistici sono davvero valori definiti per ogni osservabile. Il teorema di Bell è necessario per interpretare il motivo per cui quella soluzione sarebbe problematica, ma Carroll non offre alcuna spiegazione del funzionamento del teorema di Bell. Dato che uno dei principali punti di forza dell’interpretazione a molti mondi di Everett è la sua capacità di aggirare i limiti del teorema di Bell, mi sarebbe piaciuto vedere un trattamento più dettagliato.

La seconda parte del libro è la sua vera carne. Qui Carroll spiega come emergono molti mondi dal punto di vista di Everett, come pensare alla probabilità e come sarebbe vivere in un universo di Everettian. Carroll fa un buon lavoro nel difendere Everett dalle critiche comuni, come ad esempio il fatto che una pluralità di mondi inosservati viola il rasoio di Occam e di spiegare il ruolo della decoerenza nell’emergere dei mondi.
L’atteggiamento di Carroll nei confronti della località di divisione del mondo, tuttavia, è un po ‘blasé per i miei gusti.

Il problema è se, quando si verifica abbastanza decoerenza, dovremmo dire che l’universo si divide o solo la parte dell’universo sviluppato dalle parti della funzione d’onda che sono intrecciate con i gradi di libertà che causano la decoerenza. Secondo me, vogliamo salvare una parvenza di località, deve essere registrato. Carroll, d’altra parte, afferma che, poiché il concetto di mondi è emergente, non dovremmo preoccuparci troppo che ci sia più di un modo per definire i mondi.

I fisici sono abituati all’idea di un’ambiguità intrinseca nel definire concetti emergenti, almeno quando quell’ambiguità non fa alcuna differenza per la fisica. Ma quando eseguo una misurazione quantistica sulla Terra, ci sono immediatamente più le prime di lo stesso numero. Sembra una vera differenza fisica di significato macroscopico. Più precisamente, sembra che debba interessare la questione se molti mondi di Everett risolvano davvero la tensione del teorema di Bell.

La sezione centrale termina con un capitolo su interpretazioni alternative, come la teoria di Broglie-Bohm, teorie del collasso spontaneo e bayesismo quantistico. Anche se Carroll dice caritatevolmente che è contento che gli altri stiano studiando questi approcci, sembra disgustoso perché dà a tutte queste teorie recensioni negative. Ad esempio, in gran parte delle presunte difficoltà che si presentano con una versione bohmiana della teoria dei campi quantistici, ma in seguito sostiene che QFT dovrebbe emergere da una teoria discreta più fondamentale, mentre sono noti modelli stocastici simili a Bohm per teorie così discrete. Non che io voglia difendere me stesso le teorie bohmiane, ma le alternative a Everett non sono così disperate come Carroll le fa capire.

sean carroll

Nella terza parte del libro, Carroll descrive il lavoro recente di se stesso e di altri che mira a derivare lo spaziootempo come emergente dalla teoria quantistica. Se osserviamo lo stato di vuoto di una QFT, tende ad avere correlazioni di entanglement tra le regioni dello spazio che diminuiscono con la distanza tra quelle regioni. L’idea è di invertire quella relazione e definire lo spazio in termini di entropatia entanglement tra sistemi in un substrato di sistemi quantistici a dimensione finita. Più ambiziosamente, Carroll prevede di definire le aree delle superfici nello spaziootempo in termini di entanglement e di usare quelle aree per costruire una metrica. Questa è una versione dell’approccio “it from qubit”, che è diventato popolare negli ultimi anni.

Notare che due quantità sono sempre le stesse e quindi cercare di costruire una teoria in cui sono identiche è stata una strada per progredire in passato. Il fatto che le masse inerziali e gravitazionali siano sempre le stesse è solo una coincidenza nella meccanica newtoniana, ma le loro identità sono necessariamente legate alla costruzione della relatività generale.

La correlazione, tuttavia, non implica sempre l’identità. Spesso, una correlazione numerica tra due quantità è spiegata dalle leggi di una teoria piuttosto che da un’identità letterale di concetti. Nel caso di entanglement e metrica, sembra che abbiamo una spiegazione perfettamente buona in termini di leggi: la località degli Hamiltoniani di QFT, combinata con il fatto che lo stato iniziale è vicino allo stato del vuoto, significa che l’angolazione cadrà via con la DISTANZA. Se una teoria quantistica della gravità credibile si sviluppa da quell’approccio, cambierei la mia melodia, ma non vedo dimostrare evidenti di ciò.

Anche se sono scettico su molte delle idee descritte in questo libro, penso ancora che sia eccellente. Rimangono molte incertezze sui fondamenti della teoria quantistica – più di quanto la maggior parte della fisica sia riservata ad ammettere – quindi naturalmente non siamo tutti d’accordo. Questo è un famoso resoconto popolare di un approccio, ma per un vero equilibrio, visualizza molti altri libri accanto ad esso.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime , Sean Carroll , Dutton, 2019
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