Schrödinger's cat: A thought experiment in quantum mechanics - Chad Orzel

Il gatto di Schrödinger: un esperimento mentale di fisica quantistica - Chad Orzel

Traduttore: Marco Melis Revisore: Alessandra Tadiotto

Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics,

Il fisico austriaco Erwin Schrödinger è uno dei padri della meccanica quantistica,

but he's most famous for something he never actually did:

ma è famoso per lo più per qualcosa che in realtà non ha mai fatto:

a thought experiment involving a cat.

un esperimento mentale che coinvolgeva un gatto.

He imagined taking a cat and placing it in a sealed box

Ipotizzò di prendere un gatto e di metterlo in una scatola chiusa

with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour.

con un dispositivo che avesse il 50% di possibilità di ucciderlo in un'ora.

At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?"

"Passata un'ora - si chiese - In che stato è il gatto?"

Common sense suggests that the cat is either alive or dead,

Il buonsenso suggerisce che il gatto sia o vivo o morto,

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

ma Schrödinger fece notare che secondo la fisica quantistica,

at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead,

subito prima di aprire la scatola, il gatto è in pari misura vivo e morto,

at the same time.

allo stesso tempo.

It's only when the box is opened that we see a single definite state.

Solo quando la scatola viene aperta vediamo un unico stato definito.

Until then, the cat is a blur of probability,

Fino ad allora, il gatto è una probabilità confusa,

half one thing and half the other.

per metà una cosa, per metà un'altra.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

Sembra assurdo, così pensò Schrödinger.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

Trovò la fisica quantistica così filosoficamente inquietante,

that he abandoned the theory he had helped make

che abbandonò la teoria che aveva contribuito a formulare

and turned to writing about biology.

e passò a scrivere di biologia.

As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real.

Per quanto assurdo possa sembrare, però, il gatto di Schrödinger è del tutto reale.

In fact, it's essential.

Anzi, è essenziale.

If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once,

Se un oggetto quantistico non potesse essere in due stati contemporaneamente,

the computer you're using to watch this couldn't exist.

il computer che stai usando per guardare questo filmato non potrebbe esistere.

The quantum phenomenon of superposition

Il fenomeno quantico della sovrapposizione

is a consequence of the dual particle and wave nature of everything.

è una conseguenza della duplice natura, corpuscolare e ondulatoria, di ogni cosa.

In order for an object to have a wavelength,

Un oggetto può avere una lunghezza d'onda

it must extend over some region of space,

solo se si estende in una certa area dello spazio,

which means it occupies many positions at the same time.

il che significa che occupa molte posizioni allo stesso tempo.

The wavelength of an object limited to a small region of space

La lunghezza d'onda di un oggetto in un piccolo spazio

can't be perfectly defined, though.

non può tuttavia essere definita perfettamente.

So it exists in many different wavelengths at the same time.

Esiste quindi in molte diverse lunghezze d'onda allo stesso tempo.

We don't see these wave properties for everyday objects

Non vediamo le proprietà ondulatorie negli oggetti quotidiani

because the wavelength decreases as the momentum increases.

perché la lunghezza d'onda diminuisce quando aumenta la quantità di moto.

And a cat is relatively big and heavy.

E un gatto è relativamente grande e pesante.

If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System,

Se ingrandissimo un unico atomo fino alla dimensione del sistema solare,

the wavelength of a cat running from a physicist

la lunghezza d'onda di un gatto che fugge un fisico

would be as small as an atom within that Solar System.

sarebbe piccola come un atomo all'interno di quel sistema solare.

That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat.

È troppo piccola, e non percepiremo mai il comportamento ondulatorio di un gatto.

A tiny particle, like an electron, though,

Una particella piccola, come un elettrone,

can show dramatic evidence of its dual nature.

può invece mostrare molto chiaramente la sua duplice natura.

If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier,

Se spariamo degli elettroni uno ad uno contro due strette fessure di una parete,

each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant,

ogni elettrone è rilevato sul lato opposto in un unico luogo ad un dato istante,

like a particle.

come una particella.

But if you repeat this experiment many times,

Ma se ripeti questo esperimento molte volte,

keeping track of all the individual detections,

tenendo traccia di ogni singolo rilevamento,

you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior:

vedrai gli elettroni formare una figura tipica del comportamento ondulatorio:

a set of stripes - regions with many electrons

una serie di strisce, cioè zone con molti elettroni

separated by regions where there are none at all.

separate da zone dove non ce ne sono affatto.

Block one of the slits and the stripes go away.

Blocca una delle fessure e le strisce scompariranno.

This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits

Questo mostra che la figura deriva dal fatto che ogni elettrone attraversa

at the same time.

entrambe le fessure allo stesso tempo.

A single electron isn't choosing to go left or right

Un singolo elettrone non sceglie destra o sinistra

but left and right simultaneously.

ma va a destra e a sinistra simultaneamente.

This superposition of states also leads to modern technology.

Questa sovrapposizione di stati porta anche a tecnologie moderne.

An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit.

Un elettrone vicino al nucleo di un atomo ha un'orbita estesa, simile a un'onda.

Bring two atoms close together,

Unisci due atomi,

and the electrons don't need to choose just one atom

e gli elettroni non avranno bisogno di sceglierne solo uno

but are shared between them.

ma saranno condivisi fra i due.

This is how some chemical bonds form.

È così che si formano alcuni legami chimici.

An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B.

In una molecola un elettrone non è solo sull'atomo A o sull'atomo B, ma su A+B.

As you add more atoms, the electrons spread out more,

Se aggiungi più atomi, gli elettroni si estendono di più,

shared between vast numbers of atoms at the same time.

condivisi da immensi numeri di atomi contemporaneamente.

The electrons in a solid aren't bound to a particular atom

In un solido gli elettroni non sono legati ad un atomo particolare

but shared among all of them, extending over a large range of space.

ma condivisi tra tutti loro, estendendosi su un'ampia porzione di spazio.

This gigantic superposition of states

Questa gigantesca sovrapposizione di stati

determines the ways electrons move through the material,

determina come si muovono gli elettroni attraverso il materiale,

whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor.

e quindi se questo è un conduttore, un isolante o un semiconduttore.

Understanding how electrons are shared among atoms

Capire come gli elettroni sono condivisi fra gli atomi

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

permette di controllare con precisione le proprietà dei semiconduttori,

like silicon.

come il silicone.

Combining different semiconductors in the right way

Combinare diversi semiconduttori nel modo giusto

allows us to make transistors on a tiny scale,

ci permette di produrre transistor su scala piccola,

millions on a single computer chip.

milioni su ogni singolo chip.

Those chips and their spread out electrons

In quei chip e i loro elettroni estesi

power the computer you're using to watch this video.

risiedono le capacità del computer con cui guardi questo video.

An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos.

Una vecchia battuta dice che Internet esiste per condividere video di gatti.

At a very deep level, though, the Internet owes its existance

Ma a un livello molto profondo, Internet deve la sua esistenza

to an Austrian physicist and his imaginary cat.

a un fisico austriaco e al suo gatto immaginario.