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Udine, 30 maggio 2008 1 LiberEtà - G. Trifiletti LENTANGLEMENT ancora oggi un mistero.

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1 Udine, 30 maggio LiberEtà - G. Trifiletti LENTANGLEMENT ancora oggi un mistero

2 2 Macroscopico e microscopico e decoerenza La decoerenza è la chiave per capire la differenza tra gli oggetti macroscopici e quelli microscopici. Quando linformazione fluisce da un oggetto verso lambiente circostante, loggetto perde la propria sovrapposizione comportandosi sempre di più come un oggetto classico. Come impedire che linformazione relativa alla molecola sfugga via? … Più loggetto è piccolo e freddo e più lenta sarà la sua decoerenza, perché la natura trova più difficoltà ad acquisire informazioni (S216)

3 3 Entropia e decoerenza Forse la decoerenza è più fondamentale dellentropia … S222. La decoerenza porta ad enunciare questa nuova legge –Linformazione non può essere né creata né distrutta Sulla nuova legge non sono tutti daccordo Le leggi di Einstein e le leggi dellinformazione sembrano contraddirsi a vicenda

4 4 Duello tra Einstein e la legge dellinformazione Sembra avere la meglio la legge dellinformazione Linformazione potrebbe sopravvivere a ciò a cui nulla può sopravvivere: un buco nero Se si capisce linformazione si potranno capire i buchi neri Se si capiscono i buchi neri si capiranno le leggi delluniverso 225

5 5 La minaccia dellentanglement Il conflitto tra Relatività e Meccanica Quantistica continua a scuotere la fisica dalle fondamenta e gli scienziati di tutto il mondo stanno cercando di capirne le conseguenze. Lidea di entanglement minaccia di scardinare il limite della velocità della luce sul trasferimento dellinformazione e cioè minaccia di scardinare il cuore della Relatività.

6 6 Conflitto tra TR e MQ TR si basa sul continuo MQ si basa sul discreto Due regimi molto diversi tra di loro e che non si sovrappongono quasi mai Lentanglement … però e anche i buchi neri creano grossi problemi Gisin e colleghi … Gisin e colleghi S227 … –Difficoltà di descrivere lentanglement in termini di scambio di messaggi: non si sa chi lo spedisce e chi lo riceve, ma viene comunque recapitato. Viene a cadere la causalità, tra le due non cè una relazione causale e non ha senso il prima e il dopo. –Non si può utilizzare le. per trasferire informazione alla sua compagna a velocità superiore a quella della luce. –Tutto ciò è conseguenza della struttura matematica della teoria quantistica, ma lintuizione fisica …

7 7 Salve le leggi dellinformazione Se usate coppie EPR per trasmettere un bit quantistico di informazione, non state violando il divieto di trasferire informazione istantaneamente? No perché il teletrasporto ha bisogno di trasferire dal mittente al destinatario anche uninformazione classica, due bit classici che non possono viaggiare più veloci della luce. Senza i bit classici è impossibile sapere come fare a ricostruire il qubit sulla particella bersaglio. S233

8 8 Anche se il meccanismo usato dal teletrasporto quantistico per trasferire lo stato quantico di un atomo a un altro atomo è la fantomatica azione a distanza, linformazione effettiva sullatomo, quella che arriva al ricercatore, non può spostarsi da un luogo allaltro a una velocità superiore a quella della luce. Nonostante la stranezza della misteriosa azione a distanza dellentanglement, il divieto einsteiniano di trasmettere informazione a velocità maggiori di quella della luce resiste inviolato.

9 9 Gli stati quantici collassano istantaneamente, ignorando il rilievo dato da Einstein ai concetti di causalità, di prima e dopo E la cospirazione misteriosa dellentanglement resta oscura come prima. Gli scienziati non hanno ancora capito lentanglement ma le leggi dellinformazione sembrano immuni dal pericolo

10 10 I buchi neri e il conflitto tra MQ e TR La massa di decine o centinaia di soli, si ritrova impacchettata in una porzione di spazio assolutamnte nulla. Il buco nero è un pozzo spazio-temporale senza fondo, una lacerazione infinita, in cui lo spazio il tempo, in realtà, non hanno più un significato reale. Ha massa molto grande e dimensioni molto piccole, coinvolge TR e MQ, che purtroppo non vanno daccordo.

11 11 Il mondo è unologramma? Un ologramma è un tipo di immagine particolare che sfrutta le proprietà ondulatorie della luce per realizzare un particolare tipo di fotografia, unimmagine tridimensionale di un oggetto. Pur essendo registrato su un substrato bidimensionale, come un pezzo di pellicola o una lamina, nellologramma è codificata tutta linformazione tridimensionale. Supponiamo che sia fotografato un dado. Camminando intorno allologramma vedremmo tutte le facce dei dadi, impossibile con una foto ordinaria.

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13 13 LUniverso in un grano di sabbia? La teoria definitiva non può riguardare i campi, e neppure lo spazio-tempo, ma lo scambio di informazione tra processi fisici Anche un briciolo di materia, teoricamente, può immaganizzare una quantità astronomica di informazione.

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15 15 Un buco nero, come un ologramma, sembra registrare tutte e tre le dimensioni delle informazioni delle cose che ha inghiottito, su un supporto bidimensionale, la superficie dellorizzonte degli eventi del buco nero.

16 Linterpretazione di Copenaghen Latto dellosservazione era mal definito. Uno strumento scientifico farebbe collassare la funzione donda, oppure è necessario un osservatore cosciente? Alla questione non si dava risposta. Non era neanche chiaro se la funzione donda, a qualche livello, è un oggetto fisico, o se si tratta di un artefatto matematico che non ha un corrispettivo fisico vero e proprio. Anche se la funzione donda ci dice sì, lelettrone si trova veramente in due posti oppure no? Non cera una scelta obbligata da fare, ognuno poteva scegliere come voleva.

17 Interpretazioni alternative Ci sono molte interpretazioni alternative a quella di Copenaghen che sposano punti di vista molto diversi. Tutte queste creano tanti problemi quanti sono quelli risolti. Uninterpretazione però sta guadagnando terreno … ma anche questa porta con sé un pesante fardello …

18 Esistono universi paralleli Se accettate tale possibilità, allora la teoria dei quanti comincia ad avere anche un senso fisico, e linformazione diventa parte integrante della struttura dello spazio-tempo Fu concepita da Everett nel 1957: linterpretazione a molti mondi Everett afferma che la funzione donda è un oggetto reale e quando essa afferma che lelettrone è in due posti diversi, vuol dire che è veramente in due posti contemporaneamente.

19 19 A differenza di tutte le altre varianti non cè un vero e proprio collasso della funzione donda. Quando linformazione sfugge dallelettrone in sovrapposizione, quando qualcuno misura se lelettrone è a destra o a sinistra, lelettrone sceglie … luna o laltra possibilità. Ci riesce alterando la struttura delluniverso con laiuto dellinformazione. Pensiamo al nostro universo come a un sottile foglio trasparente …

20 20 Su quel foglio se ne sta tranquillo un oggetto in sovrapposizione, esistendo simultaneamente in due posti diversi. Quando qualcuno acquisisce informazione sulla particella, ad esempio colpendola con un fotone, losservatore vedrà lelettrone a sinistra o a destra, e non in entrambe le posizioni. Un seguace di C. dirà che la funzione donda collassa in quel punto; lelettrone sceglie di stare a sinistra o a destra.

21 21 Un adepto dei molti mondi direbbe che luniverso si biforca. Luniverso ora è formato da due fogli incollati insieme. Quando linformazione sulla posizione dellelettrone si diffonde essa mostra che luniverso è duplice. In uno dei due universi lelettrone si trova a destra, nellaltro a sinistra. In uno dei due universi un osservatore lha misurato a destra, nellaltro a sinistra. Le due copie osservatore-particella ora abitano mondi diversi, non sanno luno dellaltro, e non possono più interagire, non possono più scambiare informazione. Il multiverso permette di spiegare anche lentanglement Luniverso si biforca

22 22 La sovrapposizione nel multiverso Un multiverso che si biforca a causa dello scambio di informazione, permette di spiegare anche la fantomatica azione a distanza delle particelle entangled

23 23 Una coppia EPR nel multiverso

24 24 Luniverso è un computer? Nel 2001, Seth Lioyd, il fisico che identificò nel buco nero lultima frontiera dei computer, seguì una logica simile per dedurre quante operazioni potrebbe aver fatto luniverso visibile operazioni Nel 2004 Krauss fece laltra metà del calcolo e disse che gliene restavano da fare più o meno altrettante. La vita si basa sullelaborazione dellinformazione e quindi non può che essere finita.

25 25 Tutto avrà termine Linformazione immagazzinata e conservata verrà dispersa in maniera irreversibile, tutta la nostra civiltà andrà perduta. Anche se non potrà mai essere veramente distrutta, linformazione sarà dispersa, inutilizzabile nel cosmo buio e senza vita. Questinformazione così preziosa, capace di illuminare i misteri più oscuri delluniverso, porta con sé i semi della propria distruzione.

26 LiberEtà - G. Trifiletti BARROW

27 27 Luniverso è un vasto programma? La scienza esiste perché il mondo naturale sembra algoritmicamente comprimibile. Le formule matematiche che noi chiamiamo leggi di Natura sono riduzioni economiche di enormi sequenze di dati sui cambiamenti degli stati del mondo. Ecco che cosa intendiamo con intelligibilità del mondo. Barrow Perché il mondo è mateatico p.93, Laterza.

28 28 Il paradigma computazionale Non fa appello alla simmetria come legge primaria e, concentrandosi sullelaborazione di pezzetti di informazione (bit) adotta una visione discreta e discontinua del substrato del mondo. Barrow Perché il mondo è matematico p.101, Laterza.

29 29 Bibliografia relativa alle tre lezioni C. Seife, La scoperta delluniverso, Bollati Boringhieri A. Einstein - L. Infeld, Levoluzione della fisica, Universale scientifica Boringhieri (scritto nel 1938) Caldirola Casati Tealdi, Corso di fisica per i Licei Scientifici, Ghisetti e Corvi editori, 1988 Ludwig Boltzmann, Modelli matematici, fisica e filosofia, scritti divulgativi, Universale scientifica Boringhieri Articolo di F. Honsell – Linformazione dal punto di vista dellinformatica Materia. 2005


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