Ricercatori dell'Accademia austriaca delle scienze, l'Università di Vienna e l'Università di Ginevra, hanno proposto una nuova interpretazione della fisica classica senza numeri reali. Questo nuovo studio sfida la visione tradizionale della fisica classica come deterministica.

Nella fisica classica si assume solitamente che se sappiamo dove si trova un oggetto e la sua velocità, possiamo prevedere esattamente dove andrà. Una presunta intelligenza superiore che ha la conoscenza di tutti gli oggetti esistenti al momento, sarebbe in grado di conoscere con certezza il futuro così come il passato dell'universo con precisione infinita. Pierre-Simon Laplace ha illustrato questo argomento, in seguito chiamato demone di Laplace, agli inizi del 1800 per illustrare il concetto di determinismo nella fisica classica. Si ritiene generalmente che solo con l'avvento della fisica quantistica sia stato messo in discussione il determinismo. Gli scienziati hanno scoperto che non tutto può essere detto con certezza e possiamo solo calcolare la probabilità che qualcosa possa comportarsi in un certo modo.

Ma la fisica classica è davvero completamente deterministica? Flavio Del Santo, ricercatore presso l'Istituto di Vienna per l'ottica quantistica e l'informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze e dell'Università di Vienna, e Nicolas Gisin dell'Università di Ginevra, rispondere a questa domanda nel loro nuovo articolo "Physics without Determinism:Alternative Interpretations of Classical Physics", pubblicato sulla rivista Revisione fisica A . Basandosi su precedenti lavori di quest'ultimo autore, mostrano che la consueta interpretazione della fisica classica si basa su tacite assunzioni aggiuntive. Quando misuriamo qualcosa, dire la lunghezza di un tavolo con un righello, troviamo un valore con una precisione finita, significato con un numero finito di cifre. Anche se usiamo uno strumento di misura più accurato, troveremo solo più cifre, ma ancora un numero finito di essi. Però, la fisica classica presuppone che anche se non siamo in grado di misurarli, esiste un numero infinito di cifre predeterminate. Ciò significa che la lunghezza del tavolo è sempre perfettamente determinata.

Immagina ora di giocare a una variante delle Bagatelle o del gioco della bacheca (come in figura), dove una tavola è riempita simmetricamente di spilli. Quando una pallina rotola giù dal tabellone, colpirà i perni e si sposterà a destra oa sinistra di ciascuno di essi. In un mondo deterministico, la perfetta conoscenza delle condizioni iniziali in cui la pallina entra nel tabellone (la sua velocità e posizione) determina inequivocabilmente il percorso che la pallina seguirà tra i birilli. La fisica classica presuppone che se non possiamo ottenere lo stesso percorso in percorsi diversi, è solo perché in pratica non siamo stati in grado di fissare esattamente le stesse condizioni iniziali. Ad esempio, perché non abbiamo uno strumento di misurazione infinitamente preciso per impostare la posizione iniziale della palla quando entra nel tabellone.

Gli autori di questo nuovo studio propongono una visione alternativa:dopo un certo numero di pin, il futuro della palla è davvero casuale, anche in linea di principio, e non a causa dei limiti dei nostri strumenti di misurazione. Ad ogni colpo, la palla ha una certa propensione o tendenza a rimbalzare a destra o a sinistra, e questa scelta non è determinata a priori. Per i primi successi, il percorso può essere determinato con certezza, cioè la propensione è 100% per un lato e 0% per l'altro. Dopo un certo numero di pin, però, la scelta non è predeterminata e la propensione raggiunge gradualmente il 50% per il destro e il 50% per il sinistro per i pin lontani. In questo modo, si può pensare che ogni cifra della lunghezza del nostro tavolo sia determinata da un processo simile alla scelta di andare a sinistra oa destra ad ogni colpo della pallina. Perciò, dopo un certo numero di cifre, la lunghezza non è più determinata.

Il nuovo modello introdotto dai ricercatori rifiuta quindi la consueta attribuzione di un significato fisico ai numeri reali matematici (numeri con infinite cifre predeterminate). Afferma invece che dopo un certo numero di cifre i loro valori diventano veramente casuali, e solo la propensione ad assumere un valore specifico è ben definita. Questo porta a nuove intuizioni sulla relazione tra fisica classica e quantistica. Infatti, quando, come e in quali circostanze una quantità indeterminata assume un valore definito è una questione nota nei fondamenti della fisica quantistica, noto come problema della misura quantistica. Questo è legato al fatto che nel mondo quantistico è impossibile osservare la realtà senza cambiarla. Infatti, il valore di una misurazione su un oggetto quantistico non è ancora stabilito finché un osservatore non lo misura effettivamente. Questo nuovo studio, d'altra parte, fa notare che lo stesso problema avrebbe potuto essere sempre nascosto anche dietro le rassicuranti regole della fisica classica.