La Meccanica quantistica è una disciplina che affascina soprattutto per le ricadute che ha anche in ambito filosofico.

Essa costituisce il modello che meglio di ogni altro ha permesso di comprendere il comportamento della materia su scala atomica.

Gli approcci per poterla comprendere si suddividono a grandi linee in due.

Il primo è quello che solitamente viene adoperato nelle Università e consiste nell’utilizzare il cosiddetto formalismo di Dirac.

Sebbene sia un approccio sintetico e rigoroso allo stesso tempo, in realtà è basato su alcune astrazioni che presuppongono una conoscenza approfondita della matematica applicata alla fisica.

Lo scopo del libro scritto a quattro mani da Gianluca Introzzi e Giovanni Mastrogiovanni, invece, sin pone fin dall’inizio l’obiettivo di trasmettere in maniera rigorosa, ma al contempo alla portata di chi possiede almeno la conoscenza dell’analisi matematica e del calcolo infinitesimale, concetti che sono di estrema attualità.

Si tratta di un approccio che si pone a metà tra quello rigoroso universitario e quello divulgativo il quale, facendo uso di similitudini ed esempi ad effetto, fornisce un’immagine forse eccessivamente semplicistica e sensazionalistica della fisica quantistica.

Focalizzando l’attenzione sul concetto di funzione d’onda unidimensionale, i due autori riescono nell’intento di farci capire questa materia che, col metodo da loro sviluppato, risulta meglio comprensibile per un vasto pubblico.

Questo studio si basa su sei postulati che costituiscono le premesse fondamentali della teoria della fisica quantistica, quindi

• Funzione d’onda
• Sua interpretazione probabilistica
• Funzione d’onda piana
• Sovrapposizione di funzioni d’onda
• Equazione di Schrödinger
• Collasso prodotto dalla misura

Viene introdotta anche qualche semplificazione, sempre in funzione di una maggiore e più facile comprensione della teoria, trattando prevalentemente il caso di una particella singola in uno spazio in una sola dimensione, estendendolo anche agli atomi alle tre dimensioni quando ci si addentra nell’atomo di idrogeno.

Tutti i concetti basilari della fisica quantistica sono spiegati con chiarezza e con rispetto del modello originale, quali la funzione d’onda e la sua interpretazione, il principio di sovrapposizione, il momento angolare e lo spin, l’equazione di Schrödinger (usata per studiare l’atomo d’idrogeno).

C’è spazio anche per approfondire concetti più avanzati quali il collasso della funzione d’onda (non solo nel caso della misura di una grandezza a valori discreti, ma anche in quello di spettro continuo), il gatto di Schrödinger e la catena di von Neumann, i gattini di Schrödinger e la decoerenza, l’entanglement, l’argomento di EPR e le disuguaglianze di Bell.

L’indeterminazione di Heisenberg stessa, non è considerata come un principio della meccanica quantistica ma è derivabile dai suoi stessi postulati.

Il lavoro è organizzato in 10 capitoli che qui sotto brevemente riassumiamo.

• La nascita della fisica moderna
• La fisica dei quanti e la doppia fenditura
• La funzione d’onda
• Principio di sovrapposizione
• Quantità di moto
• Indeterminazione intrinseca
• Equazione di Schrödinger
• Momento angolare e atomo d’idrogeno
• Misura e collasso della funzione d’onda
• Indeterminazione operazionale

Si tratta di un testo pensato per gli appassionati della materia che pur non avendo avuto l’occasione di approfondirla nel corso degli studi accademici, desiderano avvicinarvisi mediante un approccio serio ma al tempo stesso semplice, ma soprattutto che permetta di cogliere gli elementi essenziali di una teoria della quale si è scritto di tutto e di più e non sempre in maniera accurata

Autore: Massimo Biecher

Gianluca Introzzi sì è laureato In Fisica all’Università di Pavia. Dopo la specializzazione e il dottorato di ricerca, ha lavorato in Fisica delle particelle elementari al Fermilab di Chicago e al CERN di Ginevra. Docente all’Università di Pavia, insegna Fondamenti della fisica ed Elementi di Fisica moderna

Giovanni Mastrogiovanni si è laureato in Fisica all’Università di Salerno e ha sempre lavorato nel settore dell’informatica, sviluppando prodotti software in vari ambiti, tra i quali la risoluzione numerica di problemi di meccanica quantistica..