WEBVTT

00:00:06.874 --> 00:00:10.754
Il Principio di Indeterminazione di
Heisenberg è uno trai concetti

00:00:10.754 --> 00:00:14.754
della fisica quantistica ad espandersi 
nella generica cultura popolare

00:00:14.832 --> 00:00:18.162
Dice che non si possono mai conoscere
simultaneamente la posizione esatta

00:00:18.162 --> 00:00:22.832
e la velocità esatta di un oggetto
ed appare come una metafora per tutto,

00:00:22.875 --> 00:00:25.155
dalla critica letteraria
ai commenti sportivi.

00:00:25.887 --> 00:00:29.127
L'indeterminazione è spesso spiegata
come risultato di una misurazione

00:00:29.137 --> 00:00:31.587
in cui l'atto di misurazione
della posizione di un oggetto

00:00:31.587 --> 00:00:33.847
cambia la sua velocità,
o viceversa.

00:00:34.397 --> 00:00:37.827
La vera origine è più profonda
e più strabiliante.

00:00:37.973 --> 00:00:41.973
Il Principio di Indeterminazione esiste
perché tutto nell'universo

00:00:41.973 --> 00:00:45.973
si comporta come una particella
e come un'onda contemporaneamente.

00:00:46.156 --> 00:00:49.468
Nella meccanica quantistica,
la posizione esatta e la velocità esatta

00:00:49.468 --> 00:00:51.548
di un oggetto non hanno senso.

00:00:51.914 --> 00:00:53.004
Per capire ciò,

00:00:53.004 --> 00:00:56.760
dobbiamo pensare a cosa significa agire
come una particella o come un'onda.

00:00:56.760 --> 00:01:00.166
Le particelle, per definizione,
esistono in un unico puntto

00:01:00.166 --> 00:01:02.012
in ogni istante nel tempo.

00:01:02.012 --> 00:01:03.898
Possiamo rappresentare ciò
in un grafico

00:01:03.898 --> 00:01:06.974
che mostra la probabilità di trovare
l'oggetto in un dato luogo

00:01:07.064 --> 00:01:08.472
il che appare come un un picco,

00:01:08.672 --> 00:01:12.817
al 100% in una posizione specifica
e zero da ogni altra parte.

00:01:13.039 --> 00:01:17.083
Invece le onde sono perturbazioni
che si diffondono nello spazio

00:01:17.083 --> 00:01:19.573
come le increspature sulla
superficie di un laghetto.

00:01:19.822 --> 00:01:23.972
Identifichiamo chiaramente elementi 
dello schema dell'onda
nella sua interezza,

00:01:24.022 --> 00:01:25.782
soprattutto la sua lunghezza d'onda,

00:01:25.782 --> 00:01:28.492
che è la distanza tra due
picchi adiacenti,

00:01:28.566 --> 00:01:29.836
o due valli adiacenti.

00:01:30.082 --> 00:01:32.492
Ma non possiamo assegnargli
una sola posizione.

00:01:32.618 --> 00:01:36.018
Ha una buona probabilità di
trovarsi in molti punti diversi.

00:01:36.686 --> 00:01:39.006
La lunghezza d'onda è essenziale
per la fisica quantistica:

00:01:39.006 --> 00:01:42.226
la lunghezza d'onda di un oggetto
è collegata alla sua quantità di moto,

00:01:42.226 --> 00:01:43.556
massa per velocità.

00:01:43.744 --> 00:01:46.804
Un oggetto che si muove veloce ha
una grande quantità di moto,

00:01:46.913 --> 00:01:49.623
il che corrisponde
a una lunghezza d'onda molto breve.

00:01:49.833 --> 00:01:52.101
Un oggetto pesante ha 
una grande quantità di moto

00:01:52.101 --> 00:01:54.369
anche quando non si muove
molto velocemente,

00:01:54.369 --> 00:01:56.638
il che implica, di nuovo, una 
lunghezza d'onda molto breve

00:01:56.831 --> 00:02:00.831
Ecco perché non notiamo la natura
ondulatoria degli oggetti quotidiani.

00:02:00.869 --> 00:02:02.739
Se lanci una palla da baseball in aria,

00:02:02.795 --> 00:02:04.196
la sua lunghezza d'onda 
è un miliardesimo

00:02:04.196 --> 00:02:06.846
di trilionesimo di trilionesimo
di metro,

00:02:06.846 --> 00:02:09.206
decisamente troppo breve
per essere mai rilevato.

00:02:09.297 --> 00:02:12.277
Invece le piccole cose, come gli atomi
o gli elettroni

00:02:12.277 --> 00:02:13.867
possono avere lunghezze d'onda
grandi abbastanza

00:02:13.867 --> 00:02:15.827
da essere misurate in 
esperimenti di fisica.

00:02:16.049 --> 00:02:19.569
Quindi, se abbiamo un'onda pura,
misuriamo la sua lunghezza d'onda,

00:02:19.569 --> 00:02:22.559
e dunque la sua quantità di moto,
ma senza la sua posizione.

00:02:22.779 --> 00:02:25.179
Possiamo conoscere esattamente
la posizione di una particella,

00:02:25.179 --> 00:02:26.789
ma essa non ha una lunghezza d'onda,


00:02:26.789 --> 00:02:28.119
quindi non possiamo conoscere
la sua quantità di moto.

00:02:28.580 --> 00:02:31.680
Per avere sia la posizione sia la 
quantità di moto di una particella

00:02:31.680 --> 00:02:33.590
dobbiamo fondere le due immagini

00:02:33.590 --> 00:02:36.930
per creare un grafico che ha le onde,
ma solo in una piccola area.

00:02:37.136 --> 00:02:38.576
Come possiamo realizzarlo?

00:02:38.576 --> 00:02:40.846
Combinando le onde 
con le diverse lunghezze d'onda,

00:02:40.846 --> 00:02:43.076
il che vuol dire 
dare al nostro oggetto quantistico

00:02:43.076 --> 00:02:45.926
la possibilità di avere
diverse quantità di moto.

00:02:46.349 --> 00:02:49.059
Quando sommiamo due onde,
scopriamo che ci sono dei luoghi

00:02:49.059 --> 00:02:51.559
dove i picchi si allineano,
creando un'onda più grande,

00:02:51.559 --> 00:02:55.239
e altri luoghi dove i picchi di una
riempiono le le valli di un'altra.

00:02:55.239 --> 00:02:58.029
Il risultato ha aree dove
vediamo delle onde

00:02:58.029 --> 00:03:00.229
separate da aeree di vuoto assoluto.

00:03:00.696 --> 00:03:02.486
Se aggiungiamo una terza onda,

00:03:02.486 --> 00:03:05.146
le aree dove le onde si annullano
diventano più grandi,

00:03:05.154 --> 00:03:09.534
con una quarta aumentano ancora,
e le aree con le onde si fanno più strette.

00:03:09.757 --> 00:03:13.027
Se continuiamo ad aggiungere onde,
possiamo creare un pacchetto di onde

00:03:13.027 --> 00:03:15.637
con una ben distinta lunghezza 
d'onda in una piccola area

00:03:15.684 --> 00:03:19.974
Questo è un oggetto quantistico con 
una natura sia di onda sia di particella,

00:03:20.153 --> 00:03:23.193
ma per ottenere ciò,
dobbiamo perdere la certezza

00:03:23.193 --> 00:03:25.483
sia della posizione
sia della quantità di moto.

00:03:25.483 --> 00:03:27.933
Le posizioni non sono riconducibili
ad un singolo punto.

00:03:27.933 --> 00:03:31.123
C'è una buona probabilità di trovarle
all'interno di un qualche intervallo

00:03:31.194 --> 00:03:32.574
dal centro del pacchetto d'onda

00:03:32.574 --> 00:03:35.194
ed otteniamo il pacchetto d'onda
sommando molte onde,

00:03:35.194 --> 00:03:37.554
il che vuol dire
che c'è la probabilità di trovarla

00:03:37.554 --> 00:03:40.824
con la quantità di moto corrispondente
ad una di queste.

00:03:41.142 --> 00:03:44.582
Sia la posizione sia la quantità di moto
sono ora indeterminate,

00:03:44.582 --> 00:03:46.312
e le indeterminazioni
sono connesse

00:03:46.342 --> 00:03:49.212
Se si vuole ridurre
l'indeterminazione della posizione

00:03:49.212 --> 00:03:50.918
creando un pacchetto 
d'onda più piccolo

00:03:50.918 --> 00:03:52.574
bisogna aggiungere più onde,
il che vuol dire ingrandire

00:03:52.574 --> 00:03:54.592
l'indeterminazione della quantità di moto.

00:03:54.612 --> 00:03:56.432
Se si vuole conoscere meglio
la quantità di moto

00:03:56.432 --> 00:03:57.872
si necessita di un 
pacchetto d'onda più grande

00:03:57.872 --> 00:04:00.532
che vuol dire aumentare
l'indeterminazione della posizione

00:04:00.889 --> 00:04:03.179
Questo è il Principio di 
Indeterminazione di Heisenberg

00:04:03.179 --> 00:04:07.839
formulato per la prima volta dal fisico
tedesco Werner Heisenberg nel 1927.

00:04:08.721 --> 00:04:12.721
Tale indeterminazione non dipende da una buona o da una cattiva misurazione,

00:04:12.721 --> 00:04:15.077
ma è il risultato inevitabile
derivante dalla combinazione

00:04:15.077 --> 00:04:16.903
della natura di 
particella e di onda.

00:04:16.903 --> 00:04:20.401
Il Principio di Indeterminazione non è
solo un limite pratico in misurazione.

00:04:20.401 --> 00:04:23.911
E' un limite sulle proprietà
che un oggetto può avere,

00:04:23.911 --> 00:04:27.661
insito nella struttura fondamentale
dell'universo stesso.