Il presente lavoro scientifico propone una formulazione originale che stabilisce una corrispondenza matematica rigorosa tra la freccia del tempo quantistica, emergente dai processi di decoerenza e misura, e la freccia del tempo termodinamica, associata all'aumento dell'entropia. La tesi centrale è che queste due frecce non sono fenomeni indipendenti, ma manifestazioni diverse di un unico principio fondamentale di dissipazione dell'informazione quantistica.
Il presente lavoro scientifico propone una formulazione originale che stabilisce una corrispondenza matematica rigorosa tra la freccia del tempo quantistica, emergente dai processi di decoerenza e misura, e la freccia del tempo termodinamica, associata all'aumento dell'entropia. La tesi centrale è che queste due frecce non sono fenomeni indipendenti, ma manifestazioni diverse di un unico principio fondamentale di dissipazione dell'informazione quantistica.
Questo lavoro propone una rilettura concettuale di due temi centrali della fisica quantistica contemporanea: l’origine della freccia del tempo nei sistemi aperti e la realizzazione sperimentale di stati quantistici ad alta dimensionalità. Pur essendo descritti con successo dal formalismo standard, tali fenomeni presentano ancora interrogativi interpretativi riguardo al ruolo dell’informazione, della non-località e dell’interazione con l’ambiente. L’obiettivo del lavoro non è introdurre nuovi risultati sperimentali né modificare le equazioni della teoria, bensì mostrare come tali aspetti possano essere interpretati in modo unitario all’interno di un quadro alternativo denominato Matematica Nuova, fondato sul primato delle configurazioni informative rispetto alle categorie classiche di tempo e spazio. In questa prospettiva, il tempo emerge come ordinamento delle configurazioni in base al loro grado di riconfigurazione, mentre la dimensionalità viene intesa in senso strutturale come misura dei gradi di libertà relazionali necessari a descrivere uno stato senza perdita di informazione. Ne deriva un’interpretazione unificata in cui irreversibilità, non-località e dimensionalità elevata non risultano fenomeni separati, ma manifestazioni complementari di una stessa architettura informativa globale.
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.
SOMMARIO. Esistono fenomeni fisici come la decoerenza, il rumore, la misura effettuata nel mezzo del processo computazionale, che difficilmente possono essere interpretati attraverso il paradigma quantistico standard. In un processo computazionale, una qualsiasi interazione del sistema con l’ambiente causa un’inevitabile perdita di informazione che rende il processo stesso irreversibile. Per tener conto di situazioni di questo tipo, la computazione quantistica ha recentemente adottato un nuovo approccio che si spinge oltre a quello standard. Lo scopo di questo articolo `e quello di riassumere in maniera descrittiva (evitando di entrare in dettagli tecnici) i caratteri principali di questo nuovo approccio e analizzarne qualche possibile applicazione.
Gli organismi viventi, dal punto di vista termodinamico, sono simili a dei sistemi aperti, che operano lontano dall’equilibrio. Infatti, i processi metabolici della vita si basano su continui flussi interni e scambi di energia, materia e informazioni degli organismi con l’ambiente circostante. Ad un livello fisico più profondo, tuttavia, questi scambi sono mediati da oscillazioni quantistiche ondulatorie che comprendono, ad esempio: oscillazioni meccaniche, elettromagnetiche, nucleari e termiche. Anche il vuoto, secondo la Teoria Quantistica dei Campi (Quantum Field Theory – QFT), è sede di inarrestabili fluttuazioni quantistiche. Alla luce di questo, è ragionevole sostenere che gli organismi viventi sono sistemi aperti lontani non solo dall’equilibrio termodinamico, ma anche dall’equilibrio quantistico. Questo determina ed influenza anche i diversi livelli di coscienza degli organismi viventi. L’articolo propone un modello della coscienza degli organismi viventi, basato su un approccio più ampio rispetto a quello della Meccanica Quantistica e della QFT: questo nuovo approccio si propone infatti di considerare i processi della coscienza, oltre l’equilibrio quantistico, caratteristica fondamentale della vita. Il modello di coscienza proposto fa leva sulla teoria di de Broglie-Bohm che ha portato alla definizione del campo e potenziale quantistico: in particolare, la coscienza viene definita come un campo quantistico, il cui potenziale associato viene elaborato dall’organismo vivente, come informazione attiva. In analogia con il campo quantistico della teoria di de Broglie-Bohm per la materia inanimata, anche il campo quantistico della coscienza della materia vivente non ha sorgenti e la sua forma o curvatura ha più importanza fisica dell’ampiezza: in particolare, si propone che tale curvatura sia associata a condensazioni dei bosoni di Nambu Goldstone (come previsto dalla QFT) a seguito di rotture di simmetria di tale campo.
Il tempo rappresenta uno degli enigmi condivisi tra psicologia e fisica teorica. Da un lato, la psicologia lo descrive come esperienza soggettiva, narrativa e clinicamente rilevante: il tempo vissuto plasma l'identità, il trauma e la cura. Dall'altro, la meccanica quantistica tratta il tempo come parametro esterno, privo di operatore proprio, che a scale fondamentali potrebbe emergere da relazioni più profonde. Le convergenze tra le due prospettive (indeterminazione, non-linearità, ruolo dell'osservatore) suggeriscono un'epistemologia aperta, capace di interrogare insieme i fondamenti della mente e della realtà fisica.
Questo articolo trae ispirazione dal modello della coscienza come campo quantistico descritto in [1] e ne estende la prospettiva da punto di vista psico-analitico. In particolare, modello di coscienza adottato è basato sull'estensione, per gli esseri viventi, della teoria di de Broglie – Bohm: il potenziale di coscienza associato a tale campo è definito come un'informazione quantistica attiva (denominato onda pilota della vita) che organizza e dirige la vita di un organismo attraverso processi di rottura della simmetria, come descritti dalla Teoria Quantistica dei Campi [2]. Inoltre, tale informazione attiva (associabile alla curvatura del campo di coscienza) si dimostra essere espressione di condensazioni dei bosoni di Nambu Goldstone derivanti dalle suddette rotture di simmetria. In particolare, il contributo di questo articolo riguarda l’idea che l’organismo vivente crei e percepisca delle corrispondenze tra delle “immagini interiori” e le dinamiche dell’onda pilota della vita (estensione del concetto di potenziale quantistico), ovvero di quella informazione quantistica attiva che organizza e dirige la sua vita. In questo caso il concetto di immagine va inteso in senso allargato. Le immagini sono viste come emozioni, sensazioni, simboli, archetipi... che a loro volta corrispondono, dal punto di vista della fisica quantistica, a condensazioni dei bosoni di Nambu Goldstone.