L'intera, strana storia del mondo quantistico è troppo lunga per un singolo articolo, ma il periodo che va dal 1905, quando Einstein pubblicò per la prima volta la sua soluzione al puzzle fotoelettrico, fino agli anni '60, quando fu pubblicato un libro completo, ben testato, rigoroso e è finalmente emersa una teoria quantistica incredibilmente complicata del mondo subatomico.

Questa teoria quantistica arriverebbe a fornire, a suo modo, una revisione completa e totale della nostra comprensione della luce. Nel quadro quantistico del mondo subatomico, ciò che chiamiamo forza elettromagnetica è in realtà il prodotto di innumerevoli interazioni microscopiche, opera di fotoni indivisibili, che interagiscono in modi misteriosi. Cioè, letteralmente misterioso. La struttura quantistica non fornisce alcun quadro su come effettivamente procedono le interazioni subatomiche. Piuttosto, ci fornisce semplicemente un set di strumenti matematici per il calcolo delle previsioni. E così, anche se possiamo rispondere alla domanda su come funzionano effettivamente i fotoni solo con un'alzata di spalle, siamo almeno dotati di un certo potere predittivo, che aiuta ad alleviare il dolore dell'incomprensibilità quantistica.

Svolgere il compito della fisica, ovvero utilizzare modelli matematici per fare previsioni da convalidare rispetto agli esperimenti, è piuttosto difficile nella meccanica quantistica. E questo è dovuto al semplice fatto che le regole quantistiche non sono regole normali e che nel regno subatomico tutte le scommesse sono perse.

Le interazioni e i processi a livello subatomico non sono governati dalla prevedibilità e dall'affidabilità dei processi macroscopici. Nel mondo macroscopico tutto ha un senso (in gran parte perché ci siamo evoluti per dare un senso al mondo in cui viviamo). Posso lanciare una palla a un bambino abbastanza volte in modo che il suo cervello possa captare rapidamente uno schema affidabile:la palla lascia la mia mano, segue un percorso ad arco, la palla si muove in avanti e alla fine cade a terra. Certo, ci sono variazioni in base alla velocità, all'angolazione e al vento, ma l'essenza di base di una palla lanciata è la stessa, ogni volta.

Non è così nel mondo quantistico, dove la previsione perfetta è impossibile e mancano affermazioni affidabili. Su scala subatomica, le probabilità governano la giornata:è impossibile dire esattamente cosa farà una data particella in un dato momento. E questa assenza di prevedibilità e affidabilità dapprima turbò e poi disgustò Einstein, che alla fine si lasciò alle spalle il mondo quantistico con nient’altro che uno scosso dispiaciuto della testa per il lavoro fuorviante dei suoi colleghi. E così ha continuato il suo lavoro, tentando di trovare un approccio unificato per unire le due forze conosciute della natura, l'elettromagnetismo e la gravità, con una struttura decisamente non quantistica.

Quando negli anni ’30 furono proposte per la prima volta due nuove forze per spiegare il funzionamento profondo dei nuclei atomici – rispettivamente la forza nucleare forte e quella debole – ciò non scoraggiò Einstein. Una volta che l’elettromagnetismo e la gravità fossero stati uniti con successo, non ci sarebbe voluto molto ulteriore sforzo per lavorare con le nuove forze della natura. Nel frattempo, i suoi contemporanei appassionati di quantistica si sono avvicinati con entusiasmo alle nuove forze, inserendole infine nella visione e nella struttura del mondo quantistico.

Alla fine della vita di Einstein, la meccanica quantistica poteva descrivere tre forze della natura, mentre la gravità era unica e la sua teoria della relatività generale era un monumento al suo intelletto e alla sua creatività.

Fornito da Universe Today