Il teorico quantistico austriaco Erwin Schrödinger usò per primo il termine "entanglement, "nel 1935, per descrivere lo sconvolgente fenomeno in cui le azioni di due particelle distanti sono legate l'una all'altra. L'intreccio era il genere di cosa che poteva tenere sveglio Schrödinger di notte; come il suo amico Albert Einstein, pensava che mettesse in dubbio la meccanica quantistica come una valida descrizione del mondo. Come potrebbe essere reale?

E ancora, le prove continuano ad accumularsi che l'entanglement esiste. Due anni fa il professor David Kaiser del MIT e un team internazionale hanno utilizzato i laser, rivelatori a singolo fotone, orologi atomici, ed enormi telescopi che raccolgono la luce che era stata rilasciata da quasar lontani 8 miliardi di anni fa per perfezionare ulteriormente i test sull'entanglement quantistico. I ricercatori hanno così efficacemente escluso una potenziale obiezione, che la comparsa di entanglement potrebbe derivare da una qualche correlazione tra la selezione delle misurazioni da eseguire e il comportamento delle particelle da testare.

Sì, l'intreccio sfida la nostra intuizione, ma almeno gli scienziati possono continuare a impararlo, Note di Kaiser.

"Schrödinger poteva solo stare sveglio tutta la notte, "dice Kaiser, il che significa che i teorici negli anni '30 avevano solo "carta e matita e calcoli molto ponderati e analogie convincenti" per guidarli, ma poche prove fisiche. Oggi, al contrario, "abbiamo strumenti per studiare queste domande in modi che non erano nemmeno possibili sperimentalmente o empiricamente fino a poco tempo fa".

Ora Kaiser, un professore di fisica al MIT e il professore di storia della scienza di Germeshausen nel programma in scienze del MIT, Tecnologia, e società, ha scritto una nuova storia della materia, "Eredità quantistiche:dispacci da un mondo incerto, " pubblicato questo mese dalla University of Chicago Press. Muovendosi tra le vignette di fisici chiave, ricerca originale sulla crescita del settore, e resoconti del proprio lavoro in cosmologia, Kaiser sottolinea i grandi cambiamenti nel campo nel tempo.

"Ci sono stati cambiamenti davvero drammatici nelle sorti della disciplina, "dice Kaiser, che afferma di voler presentare ai lettori "un diverso tipo di storia, con diverse linee di passaggio, in un secolo molto turbolento».

Il boom della fisica e il crollo

Infatti, molte storie della fisica quantistica hanno avuto forme telescopiche, concentrandosi sulle stelle più note del settore:i teorici quantistici fondamentali Niels Bohr, Paolo Dirac, Werner Heisenberg, e Schrödinger, con Einstein di solito descritto come un famoso scettico quantistico. Prima che la comunità dei fisici fosse sconvolta dalla guerra mondiale, questi scienziati hanno sviluppato la meccanica quantistica e ne hanno identificato le caratteristiche più sconcertanti, tra cui l'entanglement e il principio di indeterminazione (il compromesso in termini di precisione quando si misurano cose come la posizione e la quantità di moto di una particella).

Facciamo ancora fatica a interpretare questi concetti, ma molto altro è cambiato. In particolare, Kaiser sottolinea, la fisica ha assistito a un quarto di secolo di crescita senza precedenti a partire dagli anni '40, soprattutto quando gli studenti sono tornati nelle università americane dopo la seconda guerra mondiale.

"In quel quarto di secolo dopo la guerra abbiamo formato più persone in fisica di quante ne fossero state formate in precedenza, cumulativamente, dalla notte dei tempi, "Kaiser dice di questa fase di crescita.

Nel frattempo, i collisori di particelle massicce hanno cambiato i metodi della fisica e hanno prodotto nuove conoscenze sulle strutture subatomiche. Enormi squadre hanno collaborato a esperimenti, rigorosamente intenti a macinare progressi empirici. Più persone che mai stavano diventando fisici, ma apparentemente meno che mai hanno riflettuto sui problemi "filosofici" sollevati dalla fisica quantistica, che divenne fuori moda.

"Era più di un'oscillazione del pendolo, " Kaiser dice. "La fisica ha visto questi cambiamenti piuttosto drammatici in quella che contava anche come una vera domanda".

Kaiser documenta attentamente questo cambiamento attraverso letture ravvicinate di libri di testo di fisica, mostrando come un ethos di calcolo pragmatico sia diventato dominante. Autori di libri di testo, Aggiunge, stanno "esprimendo sempre una serie di giudizi di valore:qual è un argomento appropriato, qual è un metodo appropriato? Di cosa dovremmo fare domande? Che cosa è "semplicemente" filosofico?"

E poi è scoppiata la bolla della fisica:finanziamenti, numeri di iscrizione, e i posti di lavoro nel campo sono diminuiti precipitosamente nei primi anni '70, a causa di un rallentamento dell'economia e della diminuzione dei finanziamenti federali.

"Quei numeri si sono schiantati praticamente per ogni campo di studio in tutta l'accademia, ma nessuno è caduto più velocemente della fisica, " dice Kaiser.

Il Tao dei grandi collisori

Forse sorprendentemente, che la crisi del mercato del lavoro degli anni '70 ha contribuito a far rivivere l'interesse per le curiosità quantistiche degli anni '30. Come Kaiser ha spiegato nel suo libro del 2011 "How the Hippies Saved Physics"—che è nato da questo progetto di libro—alcuni progressi chiave verso la comprensione dell'entanglement provenivano dai fisici allora marginali che, mancanza di opportunità di ricerca accelerata, aveva una relativa libertà di esplorare questioni trascurate.

Tale pensiero non convenzionale iniziò presto a influenzare anche l'insegnamento, Kaiser note in "Quantum Legacies". Il bestseller del periodo di Fritjof Capra "Il Tao della fisica, "collegando la religione orientale e i misteri quantistici, è conosciuto oggi come un punto fermo della New Age, ma è approdato nei programmi accademici negli anni '70, grazie ai professori di fisica desiderosi di attirare gli studenti nelle loro aule.

Dagli anni '70, la fisica quantistica ha visto scomparire più miniere. La spesa per la difesa ha stimolato una ripresa degli anni '80 in fisica, ma quando il Congresso degli Stati Uniti uccise il progetto Superconducting Supercollider nel 1993, i fisici in alcuni rami della disciplina non sono stati in grado di generare molti nuovi risultati sperimentali, fino a quando il Large Hadron Collider non è entrato in funzione nel 2008. Molte generazioni accademiche recenti hanno quindi sperimentato la fisica come una disciplina turbolenta, con le sue fortune legate alla politica lontana.

"A volte le persone sono state colte fuori sincronia, sono entrati in fisica durante i periodi di boom e, non per colpa loro, le opportunità sono svanite prima che prendessero la laurea, "Dice Kaiser. "E lo abbiamo visto accadere due volte in questo paese nell'ultimo mezzo secolo."

Quindi, mentre personaggi come Schrödinger potrebbero fare progressi con carta e matita, le condizioni materiali della fisica contano immensamente per quanto riguarda il progresso contemporaneo nella disciplina.

"Le idee contano molto, " Kaiser dice. "Ma le idee sono incorporate in un mondo che cambia".

"Quantum Legacies" ha ricevuto elogi dagli studiosi; Il fisico premio Nobel Kip Thorne del Caltech elogia la "notevole serie di vignette del libro sui principali sviluppi della fisica e della cosmologia del secolo scorso, " che "integra magnificamente la scienza con la storia umana". " quale, lei continua, costituisce "una guida semplicemente affascinante ai misteri dell'universo".

Da parte sua, Kaiser spera che i lettori riflettano sulla "duplicità" degli scienziati:sperano di trovare risposte eterne, nonostante siano vincolati dagli strumenti e dai presupposti della loro epoca. E mentre "Quantum Legacies" esplora le vite di alcuni fisici individuali, come Dirac, Kaiser spera inoltre che i lettori apprezzeranno quanto la fisica quantistica sia stata un'impresa collaborativa.

"Nella scienza c'è una tradizione di scrivere sul singolo genio, ma la meccanica quantistica dal primo giorno ha richiesto un cast d'insieme, "Kaiser dice, aggiungendo, "Quando studiamo le istituzioni, generazioni, e coorti, Lo trovo più prezioso che pensare a questi irraggiungibili geni sulla cima della montagna, che è sempre una favola, ma è una favola particolarmente inadatta a questa serie di sviluppi".

Tener conto di, lui dice, che più di 15, 000 fisici hanno pubblicato articoli relativi al bosone di Higgs, esplorando come le particelle subatomiche acquisiscono massa, in un arco di 50 anni. Ma solo dopo che il Large Hadron Collider ha iniziato a funzionare, gli scienziati hanno potuto trovarne le prove.

"Mi fa pensare al mio [lavoro] in un modo diverso, " dice Kaiser. "A cosa non ho potuto pensare, che la prossima generazione si aprirà? Lo trovo molto più eccitante, come una storia umana, come una storia concettuale, piuttosto che concentrarsi su un singolo genio solitario."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.