Nel 1965, Richard Feynman, uno dei fisici più brillanti del Novecento e vincitore del Premio Nobel, pronunciò una frase destinata a diventare celebre: “Penso si possa tranquillamente affermare che nessuno capisce la meccanica quantistica“. Non si trattava di falsa modestia, ma del riconoscimento onesto di una verità profonda. La meccanica quantistica è una teoria così controintuitiva e paradossale che persino i suoi stessi creatori faticavano a comprenderla pienamente. Eppure, oggi rappresenta uno dei pilastri fondamentali della fisica moderna. Non è un caso che il premio Nobel per la Fisica 2025 sia stato assegnato a tre scienziati che hanno dedicato la loro vita a questo ramo della conoscenza, John Clarke,Michel H. Devoret e John M. Martinis.
Ma di cosa parliamo? Immaginate di rimpicciolire come Alice nel Paese delle Meraviglie, fino a diventare microscopici. A quel punto, vi trovereste in un universo dove le leggi della fisica che studiate a scuola semplicemente smettono di funzionare. Benvenuti nel regno della meccanica quantistica.
Questa teoria descrive il comportamento di atomi, elettroni, fotoni e tutte quelle particelle minuscole che costituiscono tutto ciò che esiste, compreso il vostro corpo e questo schermo che state guardando. E fidatevi: è un regno davvero bizzarro.
La storia comincia nel 1900, quando il fisico tedesco Max Planck fece una scoperta rivoluzionaria. L’energia non scorre in modo continuo come l’acqua del rubinetto, ma viene emessa e assorbita in piccoli pacchetti indivisibili chiamati “quanti”. Pensate alla differenza tra una rampa e delle scale: con la rampa potete fermarvi a qualsiasi altezza, ma con le scale potete stare solo su gradini precisi. L’energia funziona come le scale, non come la rampa.
Questo spiega, per esempio, perché un atomo può assorbire uno, due o tre fotoni (i “pacchetti” di luce), ma mai uno e mezzo. Planck vinse il Nobel nel 1918 per questa scoperta che cambiò per sempre la nostra comprensione della realtà.
Una delle cose più strane della meccanica quantistica è il dualismo onda-particella. Le particelle elementari sembrano avere una crisi d’identità: a volte si comportano come palline solide, altre volte come onde. Dipende da come le osserviamo.
Un esperimento famoso lo dimostra brillantemente. Quando si fanno passare degli elettroni attraverso due fenditure, questi formano sullo schermo delle frange di interferenza, proprio come farebbe un’onda d’acqua. Eppure sappiamo che gli elettroni sono particelle. Questa doppia natura ha applicazioni concrete: i pannelli solari, che forniscono energia pulita, funzionano proprio sfruttando il comportamento corpuscolare della luce scoperto da Einstein nel 1905.
Nel 1927, il fisico Werner Heisenberg formulò il principio di indeterminazione: più precisamente conosciamo la posizione di una particella, meno sappiamo della sua velocità, e viceversa. È come se la natura stessa ci impedisse di avere informazioni complete.
Ma c’è di più. Prima di essere osservato, un elettrone non si trova in un punto preciso: esiste contemporaneamente in più luoghi, come una nube di probabilità. Solo quando lo misuriamo “collassa” in una posizione definita. È come se le particelle decidessero cosa fare solo quando qualcuno le guarda.
Per illustrare l’assurdità di applicare questo principio al mondo normale, il fisico Erwin Schrödinger immaginò il celebre paradosso del gatto: un gatto chiuso in una scatola che sarebbe contemporaneamente vivo e morto finché non apriamo la scatola per verificare. Impossibile per un gatto, certo, ma perfettamente normale per una particella quantistica.
La meccanica quantistica riserva altre sorprese. L’effetto tunnel permette alle particelle di attraversare barriere energetiche come fantasmi attraverso i muri. Questo spiega il decadimento radioattivo e probabilmente rende possibile la fotosintesi delle piante, e quindi la vita stessa.
Ma il fenomeno più affascinante è l’entanglement, letteralmente “intreccio”. Due particelle sottoposte a questo processo diventano così connesse che risulta impossibile descriverle separatamente. Se misurate una, l’altra “sente” istantaneamente il risultato, anche se si trovano ai lati opposti dell’universo. È come se avessero un contatto telepatico. Questa proprietà straordinaria permette il teletrasporto quantistico: trasferire le informazioni di una particella da un punto A a un punto B, creando una copia perfetta dell’originale.
“Va bene, è tutto molto strano,” potreste pensare, “ma cosa c’entra con me?” Moltissimo. La meccanica quantistica non è solo teoria astratta: permea la vostra vita quotidiana. I laser che usate per ascoltare musica, la risonanza magnetica che salva vite negli ospedali, i computer, gli smartphone che avete in tasca: tutto funziona grazie alla meccanica quantistica.
Ma il futuro sarà ancora più rivoluzionario. I computer tradizionali usano i bit, che possono essere solo 0 o 1. I computer quantistici usano i qubit, che possono essere contemporaneamente 0 e 1, sfruttando la sovrapposizione degli stati quantistici e l’entanglement. Questo permetterà di risolvere problemi complessi che oggi richiederebbero millenni in pochi secondi.
C’è chi già la chiama “seconda rivoluzione quantistica”. Siamo solo all’inizio.
