Secondo l'interpretazione standard della meccanica quantistica le proprieta di un sistema fisico microscopico non possono essere considerate possedute o non possedute dal sistema prima di una misura (non-oggettivita). L'esito di una misura dipende infatti dall'intero insieme di misure compatibili che sono effettuate simultaneamente (contestualita, non-localita). La non-oggettivita ha tuttavia conseguenze problematiche. Il modello ESR recupera l'oggettivita (e quindi la localita e la non-contestualita) incorporando ed estendendo il formalismo matematico della meccanica quantistica e reinterpretando le probabilita quantistiche come condizionali rispetto alla rivelazione invece che assolute. Le probabilita quantistiche ammettono allora un'interpretazione epistemica, e possibile costruire una teoria consistente della misura, si ottiene una descrizione piu intuitiva del mondo microscopico e si puo adottare una nozione classica di verita. A causa di queste caratteristiche il modello ESR (che e falsificabile) e compatibile con diverse posizioni di realismo filosofico.
Secondo l'interpretazione standard della meccanica quantistica le proprieta di un sistema fisico microscopico non possono essere considerate possedute o non possedute dal sistema prima di una misura (non-oggettivita). L'esito di una misura dipende infatti dall'intero insieme di misure compatibili che sono effettuate simultaneamente (contestualita, non-localita). La non-oggettivita ha tuttavia conseguenze problematiche. Il modello ESR recupera l'oggettivita (e quindi la localita e la non-contestualita) incorporando ed estendendo il formalismo matematico della meccanica quantistica e reinterpretando le probabilita quantistiche come condizionali rispetto alla rivelazione invece che assolute. Le probabilita quantistiche ammettono allora un'interpretazione epistemica, e possibile costruire una teoria consistente della misura, si ottiene una descrizione piu intuitiva del mondo microscopico e si puo adottare una nozione classica di verita. A causa di queste caratteristiche il modello ESR (che e falsificabile) e compatibile con diverse posizioni di realismo filosofico.
La meccanica quantistica ha radicalmente modificato la nostra rappresentazione del mondo introducendo due elementi di rottura rispetto alla meccanica classica; da una parte ha accolto l'idea che i fenomeni fisici siano intrinsecamente non deterministici, dall'altra ne ha dato una descrizione mediante un formalismo che non ha le proprietà usuali della teoria della probabilità. Negli ultimi anni, tuttavia, è stato proposto un approccio matematico alternativo che interpreta e descrive il comportamento casuale dei sistemi quantistici non relativistici con un linguaggio probabilistico classico. Lo scopo di questo resoconto è di illustrare brevemente questo approccio e di mostrare come è possibile ottenerne un'estensione al dominio relativistico.
La meccanica quantistica relazionale di Carlo Rovelli sostiene che il collasso di uno stato quantistico è un aggiornamento dell'informazione su un sistema relativamente ad un osservatore. A differenza della teoria della funzione d'onda universale di Hugh Everett, adotta un'ontologia alla Heisenberg sui risultati delle misure, e gli stati semplicemente codificano informazioni su di essi. Questo punto di vista viene analizzato in particolare per quanto riguarda le sue implicazioni sugli aspetti informazionali che definiscono il passato di un osservatore, valutando anche le affermazioni sulla località nel dibattito EPR: la meccanica quantistica relazionale è effettivamente locale, e il difetto dell'argomentazione EPR risiede nel non riconoscere il carattere di dipendenza dall'osservatore dello stato quantistico. La non-località EPR si riduce ad una scelta arbitraria di mappare le informazioni presenti sui risultati delle misure in eventi causalmente disconnessi, mentre non esiste alcuna nozione di evoluzione assoluta verso lo stato presente. Viene quindi introdotto l'antistrutturalismo, come paradigma che considera le strutture come diverse rappresentazioni arbitrarie in cui organizzare la stessa informazione. Viene analizzata la struttura dello spaziotempo di Minkowski, dove i coni di luce del passato possono ridursi a osservatori arbitrari, rendendo ogni risultato causalmente connesso, rappresentando l'evoluzione dei risultati di misura rispetto ad un particolare osservatore. La tesi si conclude con alcune considerazioni filosofiche per difendere la coerenza del paradigma anche da una prospettiva ontica che sostiene l'assenza di struttura nella realtà.
Il processo di decoerenza, introdotto negli anni ‘50 durante le prime trattazioni del Problema della Misura, consiste nella soppressione spontanea, ossia non dovuta ad un processo di misura, dei termini di interferenza presenti nella funzione d’onda quantistica, principalmente a causa dell’interazione del sistema con l’ambiente. Questo fenomeno ha portato negli anni ad importanti sviluppi nelle teorie interpretative della Meccanica Quantistica.
In questa tesi si analizzeranno l’introduzione del concetto di decoerenza, del formalismo delle storie consistenti e la sua modellizzazione principale. Si vedranno le sue implicazioni in alcune delle principali interpretazioni della Meccanica Quantistica: l’interpretazione di Copenaghen, l’interpretazione di Von Neumann e quella di Everett. Si parlera inoltre del suo ruolo nella spiegazione dell’emersione della classicita dal “mondo quantistico.
Il “problema della misura” viene affrontato considerando il necessario accoppiamento tra sistema da osservare e apparato di misura, rendendo il sistema stesso aperto ad un certo ambiente. Un sistema aperto subisce decoerenza, ovvero la scomparsa di alcuni elementi non diagonali della matrice densita che ne descrive lo stato. Dopo aver mostrato che la decoerenza e’ equivalente ad un’acquisizione di informazione sul sistema da parte dell’ambiente, discutiamo la possibilita di fornirne una trattazione dinamica. Sono, quindi, proposti due modelli tali da descrivere la dinamica dei sistemi aperti, uno in approssimazione Markoviana e uno non-Markoviana, evidenziando sotto quali ipotesi aggiuntive tali modelli possono descrivere un processo dinamico di misura ideale di prima specie.
Infine, discutiamo l'irreversibilita di un tale processo per mezzo della produzione di Entropia durante lo stesso, mostrando come cio e’ in accordo con una corretta descrizione dinamica di una misura ideale irreversibile.
Si illustra il paradosso EPR in diverse formulazioni definendo le nozioni di realismo e località. Quindi, si procede introducendo le teorie di variabili nascoste locali stocastiche e deterministiche, presentandone le principali caratteristiche. Si propone un’analisi qualitativa dei teoremi di impossibilità proposti da von Neumann, Jauch e Piron, Gleason e del teorema di Kochen-Specker la cui analisi porta all’introduzione della nozione di realismo contestuale. Si propone quindi la formulazione originale delle disuguaglianze di Bell e la successiva riformulazione conosciuta come disuguaglianze CHSH. Attraverso il teorema di Arthur Fine si dimostra l’equivalenza delle due formulazioni e si caratterizzano ulteriormente le teorie a variabili nascoste locali. Viene proposto quindi il teorema di no-signaling che garantisce la compatibilità tra la non-località della Meccanica Quantistica e la Relatività Ristretta. Si procede poi analizzando alcuni esperimenti di rilevanza storica che hanno testato la violazione delle disuguaglianze di Bell, in particolare si presentano gli esperimenti di Freedman e Clauser (1972), Aspect et al. (1982) e Rowe et al. (2001).
La meccanica quantistica è una delle più grandi conquiste intellettuali del xx secolo. Le sue leggiregolano il mondo atomico e subatomico e si riverberano su una miriade di fenomeni del mondomacroscopico, dalla formazione dei cristalli alla superconduttività, dalle proprietà dei fluidi a bassatemperatura agli spettri di emissione di una candela che brucia o di una supernova che esplode, daimeccanismi di combustione della fornace solare ai principi di base delle nanotecnologie. Non c’èquasi nulla nel mondo che ci circonda su cui non soffi l’alito delle leggi quantistiche. Tuttavia, per come è usualmente presentata nei libri di testo, la meccanica quantistica è sostanzialmenteun’insieme di regole per calcolare le distribuzioni di probabilità dei risultati di qualunqueesperimento (nel dominio di validità della meccanica quantistica). In quanto tale, non ci forniscedirettamente una descrizione della realtà. Una descrizione della realtà, cioè un’ ontologia, dovrebbedirci che cosa c’è nel mondo e come si comporta, quali sono i processi che si realizzano a livellomicroscopico e, di conseguenza, fornirci una spiegazione del formalismo quantistico.