Meccanica quantistica e meccanica classica: i due pilastri della fisica moderna

La fisica è la disciplina che cerca di comprendere le leggi che governano il mondo in cui viviamo. Tra queste, la meccanica classica e la meccanica quantistica sono due teorie importanti che descrivono mondi differenti.

1. Differenza tra concetti fondamentali

La meccanica classica si basa sulle leggi del moto di Newton e spiega la maggior parte dei movimenti che sperimentiamo nella vita quotidiana.

Ad esempio, il movimento di una bicicletta che sale o scende da una collina può essere spiegato con la meccanica classica.

D'altra parte, la meccanica quantistica descrive il mondo microscopico. Cerca di comprendere il comportamento di particelle minuscole come atomi ed elettroni. Essa riesce a spiegare fenomeni che la meccanica classica non può spiegare.

Ad esempio, la meccanica quantistica può spiegare come gli elettroni si muovono all'interno di un atomo.

2. Dualismo onda-particella

Nella meccanica classica, si pensa che gli oggetti abbiano solo proprietà particellari. Tuttavia, nella meccanica quantistica, si ritiene che la materia abbia sia proprietà particellari che ondulatorie. Questo è chiamato dualismo onda-particella.

Ad esempio, la luce, classicamente considerata una particella, può comportarsi come un'onda secondo la meccanica quantistica. I pattern creati facendo passare la luce attraverso due piccole fessure sono un esempio del comportamento ondulatorio della luce.

La meccanica classica non può spiegare questi pattern.

3. Principio di indeterminazione

Il principio di indeterminazione è uno dei concetti chiave della meccanica quantistica. Questo principio afferma che non è possibile conoscere simultaneamente e con precisione la posizione e la velocità di una particella. Nella meccanica classica, possiamo conoscere con precisione la posizione e la velocità di una palla, ma nella meccanica quantistica non possiamo conoscere simultaneamente e con precisione la posizione e la velocità di un elettrone.

Ad esempio, se misuriamo la posizione di un elettrone, in quel momento non possiamo conoscere la sua velocità.

Questa è una caratteristica della meccanica quantistica che differisce dalla meccanica classica.

4. Entanglement quantistico

L'entanglement quantistico è un fenomeno in cui due o più particelle condividono lo stesso stato, anche se sono molto distanti. Ciò significa che se una particella cambia, l'altra cambia istantaneamente. Questo è un fenomeno inspiegabile con la meccanica classica.

Ad esempio, se misuriamo lo stato di una coppia di elettroni entangled, lo stato dell'altro elettrone viene determinato istantaneamente.

5. Effetto tunnel quantistico

Il tunneling quantistico è un fenomeno in cui una particella può attraversare una barriera, anche se non ha abbastanza energia. Nella meccanica classica questo è impossibile, ma nella meccanica quantistica c'è una probabilità che la particella attraversi la barriera.

Ad esempio, il fenomeno per cui gli elettroni superano una barriera energetica per spostare la carica all'interno di un metallo è il tunneling quantistico. Questo è un fenomeno inspiegabile con la meccanica classica.

Conclusione

Spero che ora abbiate una comprensione più chiara delle differenze tra meccanica classica e meccanica quantistica. Queste due teorie della fisica svolgono ciascuna il proprio ruolo e ci aiutano a comprendere una varietà di fenomeni naturali.