Parliamo di quantum 2.0: perché dobbiamo affinare il nostro linguaggio

Sovrapposizione, entanglement e altri sconcertanti aspetti del mondo quantistico sono ora le forze trainanti dietro varie tecnologie rivoluzionarie. Considerando che "quantum 1.0" riguardava l'interrogazione dei misteri delle equazioni d'onda di Schrödinger e la creazione di esperimenti intelligenti per colmare le falle nella teoria, "quantico 2.0" sta mettendo gli aspetti più bizzarri della fisica quantistica nel lavoro di routine. I computer quantistici basati sulla sovrapposizione, così come i dispositivi di crittografia basati sull'entanglement per le comunicazioni a lunga distanza, sono ora disponibili. tutto sta diventando tecnologicamente fattibile.

Ma nonostante il fiorente crescita della tecnologia quantistica, una cosa che non è cambiata è il linguaggio ingombrante e controintuitivo che usiamo per parlare di tutte le cose quantistiche. Sebbene la realtà dell'entanglement e della sovrapposizione sia al di là di ogni ragionevole dubbio, è più esasperante che mai descriverli a parole. Fenomeni quantistici sono strano, ma ciò non significa che dovremmo accontentarci di un linguaggio strano per descriverli.

Fin dagli albori della meccanica quantistica, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg e altri si sono sforzati di comprendere questa nuova fisica non classica del quanto 1.0. La loro lotta riguardava un divario tra il modo in cui parliamo dei fenomeni e il modo in cui li incontriamo in laboratorio. Tale divario è stato creato dal linguaggio metaforico imperfetto ancora ampiamente utilizzato per caratterizzare i fenomeni non classici.

Sebbene la realtà dell'entanglement e della sovrapposizione sia al di là di ogni ragionevole dubbio, è più esasperante che mai descriverli usando le parole

Il concetto di “entanglement” non può fare a meno di evocare due (o più) cose discrete intrecciate insieme ma in qualche modo anche separate, come matasse di filo aggrovigliate. Per quanto riguarda la "sovrapposizione", evoca l'immagine di una nuvola di stati diversi appena prima che una causa esterna selezioni uno stato, mentre gli altri svaniscono. Oppure pensa a termini e frasi come "campo", "percorso", "autointerferenza", "collasso di una funzione d'onda" o un "fotone che sceglie di tornare indietro nel tempo". C'è un grande divario tra ciò che viene raffigurato e i fenomeni che etichettano.

La lingua conta

I fisici di solito hanno una presa abbastanza solida e intuitiva su ciò che accade quando sono immersi nel loro mestiere che generalmente non sono così infastiditi da questi termini, anche se a volte sono ancora un mistero. Nel quantum 2.0, tuttavia, con i suoi dispositivi che presto diventeranno comuni e le applicazioni future, dovremmo stare attenti a come usiamo il linguaggio che abbiamo ereditato dal quantum 1.0. Ci sono due ragioni per cui.

Il primo è la chiarezza. Se gli scienziati non sono in grado di descrivere in modo diretto come funzionano questi dispositivi e applicazioni, i dispositivi sembrano misteriosi e ultraterreni. Il linguaggio spettrale e controintuitivo fa anche sembrare gli scienziati sacerdoti, individui consacrati che si connettono con l'aldilà. Se i fisici non riescono a mettere le cose in un linguaggio che gli altri capiscono, significa che nessun linguaggio ha senso, oi fisici non riescono a trovarne uno che lo faccia, o si stanno inventando le cose. Ciò alla fine incoraggia lo scetticismo e la negazione della scienza, nonché l'accettazione dell'analfabetismo scientifico.

Una seconda ragione è pratica. Trovare il linguaggio giusto per gli effetti quantistici può aiutare a evitare confusione nello sviluppo di tecnologie quantistiche 2.0. Le cattive metafore possono far sembrare certi tipi di dispositivi - telefoni quantici, dispositivi di teletrasporto umano - più fisicamente plausibili di quanto non siano. D'altra parte, prendere le metafore troppo alla lettera - avvicinandosi troppo alle immagini da esse evocate - può far deviare il pensiero dei designer nella direzione sbagliata. Migliori immagini del reale aiuteranno a pianificare migliori esperimenti per studiarlo.

Quando fisici e filosofi si rendono conto di condividere una nobile verità

La parola "aggrovigliamento", ad esempio, è un buon modo per parlare di fisica quantistica in certe aree in cui possiamo interpretare il comportamento in termini di particelle. Ma non possiamo pensare a stati energetici discreti in un campo troppo letteralmente come particelle; cioè indipendenti l'uno dall'altro. Per fare ciò sarebbe necessario un meccanismo per la loro dipendenza. Ciò, a sua volta, avrebbe bisogno di altre metafore, come la funzione d'onda in grado di "scegliere" i suoi stati, che a sua volta richiede effetti non locali o comunicazione superluminale.

Per quanto riguarda la "sovrapposizione", è anche una metafora che funziona in determinate situazioni, come quelle in cui sembra che le possibilità esistano simultaneamente. Ma questo suggerisce che esiste una sorta di "contenitore di possibilità" - come un elettrone in un pozzo di potenziale - che si manifesta solo su scala quantistica. Questo, a sua volta, implica che i fenomeni quantistici e classici sono separati da un confine distinto piuttosto che da una differenza di grado. La metafora è quindi difficile da applicare, ad esempio, alle macromolecole, ai liquidi quantistici o alle fluttuazioni quantistiche vicino all'orizzonte degli eventi di un buco nero, dove i due si fondono l'uno nell'altro.

Il punto critico

Bohr sosteneva notoriamente che non possiamo fare un'immagine letterale dei fenomeni quantistici, il che pone un ostacolo apparentemente insormontabile al linguaggio preciso. Ma non intendeva dire che dovremmo abbandonare il tentativo di creare un linguaggio che comprendiamo davvero e veramente e che descriva accuratamente ciò che incontriamo. Bohr si sforzò strenuamente di creare un linguaggio che riconciliasse la particolarità dei fenomeni quantistici con il linguaggio ordinario usato per descrivere le situazioni sperimentali. Tuttavia, non c'è motivo di pensare che sia impossibile sviluppare un linguaggio che descriva con successo i fenomeni quantistici.

Non c'è motivo di pensare che sia impossibile sviluppare un linguaggio che descriva con successo i fenomeni quantistici

QBismo è un tentativo. Linguaggio QBist combina le risorse della probabilità bayesiana e della teoria dell'informazione quantistica per trattare la preparazione di sistemi quantistici, non come individuare cose simili a onde o particelle, ma redigere una valutazione probabilistica dei risultati della misurazione per l'utente. Invece di vedere, diciamo, un fotone con polarizzazione sconosciuta come "fare una scelta" sulla sua polarizzazione quando viene sparato attraverso un cristallo di calcite, l'approccio QBist tratta il risultato come "aggiornamenti" nelle nostre "informazioni sul sistema".

Questo linguaggio fornisce una descrizione unificata, ma non insiste sul fatto che il fotone sia "simile a una particella" o "simile a un'onda". Non tutti i fisici sono soddisfatti del QBismo, e potrebbe non essere l'unico approccio di questo tipo per caratterizzare i fenomeni quantistici. Ma qualsiasi alternativa al QBismo dovrà aiutarci a vedere cosa c'è di veramente sconcertante nella meccanica quantistica senza che restiamo bloccati nelle passate caratterizzazioni degli enigmi. Se un tale tentativo ha successo, siamo veramente sulla soglia del quanto 2.0.

Robert P piega (fare clic sul collegamento in basso per la biografia completa) è presidente del Dipartimento di Filosofia, Stony Brook University, Stati Uniti. Jennifer Carter è docente di filosofia a Stony Brook, dove Gino Elia è uno studente di dottorato

• Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
• PlatoAiStream. Intelligenza dei dati Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
• Coniare il futuro con Adryenn Ashley. Accedi qui.
• Fonte: https://physicsworld.com/a/lets-talk-about-quantum-2-0-why-we-need-to-sharpen-up-our-language/