暮らしを楽しむ♪ Italiano & Giapponese
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Il Gatto di Schroedinger
今日はバルからの記事をお届け。
そして、せっかく遊びに来てくださっているのに「更新がない!」とお帰りの日々、
にさせてしまっていた昨今にごめんなさい!

‥‥‥

Il Gatto di Schroedinger


In Meccanica Quantistica, la branca della fisica moderna che nacque all'inizio del 20o secolo e che ha come oggetto la descrizione della natura che ci circonda fondata su quanti di energia discreti, succedono cose strane, molto strane, talmente strane che alcuni famosi fisici dell'epoca, Einstein in testa, si rifiutavano di accettarle e pensavano che la Meccanica Quantistica dovesse per forza essere bacata da qualche parte, dato che 'Dio non gioca a dadi', per dire che non e' possibile accettare una descrizione della natura basata sulla statistica, sul 'caso', invece che su leggi rigorose di causa ed effetto.

Ma alla distanza del tempo, soprattutto per quanto riguarda le dimensioni dell'infinitamente piccolo e delle particelle elementari, la Meccanica Quantistica si e' rivelata come una scienza talmente accurata ed efficace che al giorno d'oggi nessuno si sognerebbe di pensare che la Meccanica Quantistica sia bacata, a meno di pensare che le centrali nucleari, i telefoni cellulari o i personal computer, tanto per fare degli esempi banali, siano creazioni dirette di Dio: tutte queste tecnologie sono realizzate con applicazione rigorosa delle leggi appunto della Meccanica Quantistica.

Per cercare di spiegare alcune delle stranezze cui si va incontro con la Meccanica Quantistica, si puo' parlare brevemente del fatto che per il principio di indeterminazione una particella elementare puo' essere contemporaneamente in due posti diversi, e cio' non dipende dal nostro voler osservare la particella, ma e' una proprieta' intrinseca della materia e della particella in questione. Possiamo solo esprimere una certa 'probabilita'' che la particella in questione sia in un posto oppure in un altro, oppure possiamo pensare che la particella sia in realta' delocalizzata, sia effettivamente in due posti contemporaneamente, come un'onda. Certo che, se pensiamo a questa delocalizzazione per ognuna delle particelle che compongono il nostro corpo, facciamo fatica a credere che i nostri atomi se ne vadano a spasso per la stanza in cui ci troviamo, dando fiato ai sostenitori del viaggio extracorporeo, di fenomeni paranormali e scemenze simili: in realta', data la piccolezza delle costanti coinvolte, il fenomeno di delocalizzazione ha senso per particelle singole, ma per i sistemi macroscopici, come il nostro corpo, perde di importanza pratica: tranquilli quindi, i vostri atomi se ne vanno a spasso si', ma mediamente sono sempre nelle vicinanze di dove devono stare, evitando cosi' che il nostro corpo si disintegri.

Supponiamo pero' un esperimento che coinvolga una particella elementare ed un oggetto macroscopico, per esempio un gatto. La particella e' radioattiva, cioe' ha una certa probabilita' in un certo lasso di tempo, per esempio un'ora, di decadere emettendo una qualche forma di energia, diciamo che la probabilita' e' del 50%. Questo vuol dire che se prendiamo un grandissimo numero di particelle di quel tipo, dopo un'ora potremo aspettarci che meta' di esse siano decadute, emettendo energia, e meta' invece siano rimaste intatte.
Si', ma se prediamo una sola particella? Cosa significa che ha la probabilita' del 50% di decadere entro un'ora? Una descrizione statistica non ha senso, dopo un'ora la particella sara' decaduta oppure no. La Meccanica Quantistica afferma che la particella in questione possiede entrambi i due stati contemporaneamente, ed essi hanno eguale probabilita'... Assurdo?


Il Gatto di Schroedinger


Prendiamo un gatto (vivo) e mettiamolo in una scatola che contiene anche un interruttore, azionato dal decadimento della famigerata particella radioattiva. L'interruttore, se azionato, rompera' una fiaschetta contenente del cianuro, il quale uccidera' il gatto. Chiudiamo il tutto (il che vuol dire che non possiamo vedere cosa succede all'interno) e aspettiamo un'ora. Cosa possiamo dire sullo stato del gatto SENZA aprire la scatola? La Meccanica Quantistica dice che il gatto e' contemporaneamente vivo e morto, dato che i due stati della particella (decaduta, non decaduta) sono ugualmente possibili e coesistenti.
Cosa che ovviamente cozza contro la logica, dato che se apriamo la scatola dopo un'ora troveremo per forza il gatto o morto o vivo. Questo esperimento ideale mandava in visibilio Einstein, che lo citava come una dimostrazione del fatto che c'era qualcosa di sbagliato alla base della Meccanica Quantistica e del principio di indeterminazione (Einstein voleva usare dell'esplosivo, al posto del cianuro... MAH!).

Ma se proprio vogliamo trovare una spiegazione razionale, deterministica, a tali paradossi insiti nella meccanica quantistica, possiamo pensare, in maniera un tantino piu' elastica, che esistono spiegazioni talmente strabilianti e logiche che ancora non siamo riusciti a trovare. Cosi' ad esempio nel 1957 Hugh Everett propose una spiegazione convincente (non necessariamente 'giusta', ma senz'altro suggestiva e accattivante) all'apparente illogicita' del gatto contemporaneamente vivo e morto, quella degli universi paralleli.
Secondo Everett il gatto e' vivo in un universo e morto in un altro, e i due universi sono una biforcazione dell'universo esistente prima dell'esperimento e ovviamente non comunicano tra di loro dopo che si sono separati. Quindi in un universo apriamo la scatola e troviamo il gatto morto, mentre nell'altro universo troviamo il gatto vivo.

Tale spiegazione e' suggestiva perche' permette di pensare che ogni volta che nella realta' che ci circonda si presenta un'alternativa di qualsiasi tipo, entrambe le possibilita' si verificano e gli eventi si biforcano, e gli universi paralleli si moltiplicano a dismisura e ciascuno di essi ha una sua propria evoluzione.

Dire quindi: 'che fortuna che ho avuto quando ho deciso di andare negli States e ho incontrato la mia compagna ed ho deciso di andare a vivere in Giappone' non avrebbe senso. Sarebbe piu' logico e sensato dire: 'che fortuna che ho a vivere in questo particolare universo, in cui questa fortunata serie di eventi si e' verificata, e non invidio il mio duale che vive negli altri universi (o che magari che non vive piu...)'.
Ovviamente non sappiamo se sia cosi' e se gli universi paralleli veramente esistano, e probabilmente non lo sapremo mai. Ma e' suggestivo pensare che tali biforcazioni di universi rappresentino praticamente il concetto di libero arbitrio e l'assenza di un destino predeterminato.

Ed un saluto anche dal 'Gatto di Baru', nella foto all'inizio, sotto casa nostra, sonnecchiante ma VIVO!

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【2010/11/10】 |  Scienza, Scacchi / 科学, チェス | COMMENT(4) |
Il Gatto di Schroedinger (in Giapponese)
前回のバルの記事を私なりに訳したものを掲載。
CSカナリヤさんの嘆き(?)に少し応えられたら嬉しいな、との想いと、
私も何が書いてあったのか理解してみたいな、という想いとで、
なんとかかんとか完了!
ただし、間違っていることも多いにあり得るので、その点はご指摘歓迎♪

‥‥‥

Il Gatto di Schroedinger

 量子力学は、20世紀の始めに生まれた現代物理学の一分野であり、エネルギーの量子分散に基づいて、私たちを取り巻く自然を記述するものです。この量子力学においては、とても奇妙なことが起こります。それはあまりに奇妙で、アインシュタインを始めとする、当時の有名な科学者たちが受け入れることのできなかった現象です。量子力学とは、どこかしらに欠陥があるに違いない、と考えられていたのです。アインシュタインが「神はサイコロを振らない」と言ったように、因果関係に基づく論理と厳密な説明(=量子力学以前のもの)の替わりに、統計確率や事例にのみ基づいて自然を記述すること(=量子力学)を受け入れるなど不可能だというわけです。

 しかし、時が経つにつれ、量子力学は、科学理論としてとても正確で効果的であることが明らかになってきました。とりわけ、小さなスケールの現象(微視的現象、素粒子スケールの現象)を扱うに際して、今日の誰が量子力学に欠陥があるなどと思うでしょう。ちょっと例に挙げるだけでも、原子力発電所や携帯電話やパソコンなどは、この量子力学論の法則を厳密に応用した技術によるものです。いったい誰が、それらが神が自ら創造したものだ、などと考えるでしょう。

 ここで、量子力学を用いると、いかに信じられないような冗談が可能となるか、について簡単にご紹介しましょう。例えば、不確定性原理によれば、1つの素粒子は同時に2つの異なった場所に存在し得るのです。それは、素粒子そのものを私たちが観察できるか否かとは関係なく、現象そのものの自明性によるというのです。私たちは、その素粒子がここにあるか、あそこにあるか、といった疑問に対して、ある「確率」を言えるに過ぎません。あるいは、その素粒子が「非局在化」、すなわちどこに存在するか特定できない、つまりはどこにでも存在し得る、という事実から、2カ所に同時に存在し得ると考えることもできます。これは、波動に似た現象です(=点として存在するのではなく、波のように広がりある動きとして存在する)。
 もちろん、もし私たちが自分の身体を構成する各素粒子それぞれの非局在化について考えたとして、私たちの素粒子があちらこちらと部屋の中をまさに歩き回るなどと考えるわけにはいかないでしょう。そうした考えは、体外旅行や体外離脱を信じる人たちや超常現象やそれに類する戯言を信じる人たちにとってはホッとする話でしょうけれど。事実、非局在化の現象は、微視的なもの(=素粒子レベル)であり、単一の素粒子それぞれにおいて意味を持つのであって、私たちの身体といったような巨視的なシステム(=物体的レベル)にとっては実際的な意味は失われるものなのです。結局のところ、私たちの素粒子は微視的にはあちらこちらと動き回ると言えるのですが、それは巨視的にはあるべき場所のすぐ傍に常に存在しているのです(身体を構成する素粒子は、微視的に見るなら、ひどく僅かな距離ではあるにしてもそこここを動き回っていて2カ所に同時に存在しうるとさえ言えるが、それは身体という巨視的なシステムの中に留まっている範囲のことである)。その結果、私たちの身体は崩壊せずに済んでいるのです。

 ここで、素粒子と巨視的なものを組み合わせた、思考実験(=実際的ではないので実現可能ではないが、理論的に頭の中で考えることのできる実験)というものを考えてみましょう。素粒子は放射性物質で、巨視的なものは猫とします。この思考実験では、ある一定の時間が経過してα崩壊という現象が生じると、ある確率で放射性物質からα粒子が放出されます。今、50%の確率でα崩壊が生じる、としましょう。この放射性物質(=素粒子)の量がとてつもなく多いとすると、どうでしょう。1時間後、その半分はα崩壊してα粒子を放出し、残り半分はα崩壊せずそのまま残ると仮定されます。
 では、この放射性物質(=素粒子)がたった1つの素粒子だとしたら、どうなるでしょうか。1時間内に50%の確率でα崩壊が生じる、ということは何を意味するのでしょうか。実はこうなると、こうした統計的記述は意味をなさないのです。なぜなら、1時間後、その素粒子はα崩壊するか、しないか、のどちらかでしかないわけです。ところが量子力学では、このような状況にある素粒子は、同時並行的に2つの状態が重なり合っている、と考えるのです。すなわち、α崩壊している状態としていない状態の両方が同時にそこに実在している、と考えます・・・て、あり得ない話ですよね。

Il Gatto di Schroedinger

 さて、猫(生きている)を密閉した箱に入れてみましょう。この箱には仕掛けがあります。箱に仕込まれた放射性物質がα崩壊してα粒子が放出されると、スイッチが入り、ハンマーがフラスコを破壊し、青酸ガスを発生させて、哀れな猫は死んでしまう、というものです。この箱の中で何が起こるかは外側からは見ることができないようになっていて、私たちは、決められた時間(例えば1時間)が経ってからしか、それを開けて見ることはできません。
 では、私たちはこの箱を開けずに、猫の状態について何か言うことはできるでしょうか。この問いに対して、量子力学では、猫は同時に生きている状態であり、また死んでいる状態である、と答えるのです。なぜなら、先に述べたように、箱に仕込まれた放射性物質(=素粒子)は、α崩壊している状態としていない状態の両方が同時にそこに実在している、と考えるからです。
 この考えは明らかに論理と常識に反しています。もし1時間後に箱を開けたなら、実際には、私たちはそこに生きている猫か、死んでいる猫のいずれかを発見するのですから。生きてもいるし、死んでもいる、ということはあり得ないのです。
 この「シュレーディンガーの猫」という思考実験は、量子力学や不確定性原理には欠陥があると考えていたアインシュタインを喜ばせました。この思考実験が、まさにその欠陥を証明すると考えたからです。(ところで、アインシュタインは青酸ガスの替わりに、爆薬を使いたがっていたそうです・・・どうでもいいことですけれどね!)

 しかし、もし量子力学が孕むこのようなパラドックスに対して、決定論的な合理的説明を見つけたいのであれば、私たちはもっと柔軟に考える必要があるでしょう。実は、あまりに容赦のない論理的なものなので、まだ人々が得心したとは言えずにいるのですが、幾つかの説明はあるのです。例えば、1957年にヒュー・エヴェレットは説得力のある解釈(それは"正しい"とは限らないのですが、確かに示唆に富んでおり、魅力的なものです)を提案しています。それは、猫が同時に生きてもいるし死んでもいる、という明らかな矛盾を説明する、平行宇宙論です。
 エヴェレットによれば、猫は一つの宇宙では確かに生きており、別の宇宙では死んでいるのです。そして、この二つの宇宙は、実験前に存在した単一の宇宙が分岐したもので、明らかに、この新たな二つの宇宙は、分岐後には何の接点も互いにないのです。したがって、一つの宇宙では箱を開けると私たちは死んでいる猫を見つけ、もう一つの宇宙では生きている猫を見つけるのです。

 この説明が魅惑的かつ示唆に富むものであるのは、私たちを取り巻く"現実"というものが、あらゆる種類の選択可能性を含んでおり、いずれの可能性も同時に起こりうること、そして、平行宇宙が分岐し続けて、それぞれには独自の異なる展開があること、を私たちが考えることを可能にするからです。

 したがって、"私が米国に行くと決め、私のガールフレンドに出会い、その結果、日本に移り住むことに決めたのは、なんと幸運なことでしょう"という発言は意味をなさないのです。もっと論理的で気の利いた次のような言い方であるべきでしょう。"この一連の幸運な出来事が実際に起きた、まさに固有のこの宇宙に生きているのは、なんと幸運なことでしょう。私は、他の全ての宇宙に生きている(あるいは、そこではもう生きてはいないかもしれない...)、別の私を決して羨ましく思うことはないのです"
 もちろん、私たちは実際のところは分からないのです。もし平行宇宙が存在するとしても、私たちはそれを知ることはできないでしょう。しかし、多様な宇宙の分岐路が、"自由意志"という考え方や、あらかじめ定められた運命なるものの不在を説明していると言えるのではないか、というのはとても示唆に富んだ解釈です。

 そして、私は、この記事の冒頭に掲載した写真の"Baru Cat(バル猫)"をもまた歓迎します。なにしろ、我が家から見下ろせるところに居る、このバル猫は、眠ってはいますが、確かに生きているのですから!

   
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【2010/11/16】 |  Scienza, Scacchi / 科学, チェス | COMMENT(2) |
Vacanza:JPN - Hakone #1
Vacanza:JPN - Hakone #1

是非、写真をクリック(=拡大)!
友人Kのセカンドハウスのベランダからバルが撮影。
この一瞬をとらえた幸運をお裾分け♪


Un bellissimo uccellino, ignoro la razza, in Italia non ne ho mai visti i simili, ripreso dal terrazzo della casa vicino al Monte Hakone, casa che una nostra carissima amica ci ha prestato per il fine settimana.
Consiglio di cliccare sulla foto per ingrandirla e goderla appieno. Ripresa con un fantastico obiettivo Nikon 300mm f4, un obiettivo dalla nitidezza eccezionale.
 
 

   
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【2010/11/19】 |  Foto: Vacanze in Giappone | COMMENT(0) |


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*Baru= イタリア語部分の書き手。日本在住のイタリア人。北イタリア(ピエモンテ州)出身、南イタリア、ローマ在住を経て、ひょんなことから日本へ。何であれ手間ひまかけて作ることを厭わない星人。チェスと芸術と科学とイタリア/ピエモンテ食文化をこよなく愛し、語り出したら誰にも止められない...!
*Ran = 日本語部分の書き手。日本人。眠りと寛ぎに幸せを感じる怠けもの星人。世の中知らないことだらけ。

Italiano io, originario del Piemonte, ma ho speso piu' di venti anni a Roma. Ora, dopo una breve parentesi americana, vivo in Giappone con la mia adorabile compagna, per una serie di fortunati eventi ;-).
Amo a tal punto l'arte, la cultura, il cibo e la cucina italiana (soprattutto piemontese) che non posso smettere di parlarne (come sostiene la mia compagna). Cosi' qui ne scrivo...
La mia compagna e' un'adorabile 'donna in carriera' giapponese, che nella segreta vita privata... ama dormire, rilassarsi pigramente e apprezzare le piccole e grandi cose del quotidiano vivere... assieme!
 



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