La teoria quantistica e la teoria della relatività - una semplice spiegazione con esempi per comprendere le differenze e le similitudini tra le due teorie della fisica moderna

Di recente abbiamo visto alcuni film e commentati dal punto di vista psicologico che utilizzano alcune teorie della fisica come paradigmi psicologici. Ho trovato molto interessante questo tipo di possibilità e dunque ho pensato di approfondire e di dare qualche conoscenza sulla fisica per comprendere meglio anche i paralleli psicologici legati a questi paradigmi.

Vi darò di seguito una piccola spiegazione semplice della teoria quantistica e della teoria della relatività, con le loro differenze principali:

1. Teoria Quantistica (Meccanica Quantistica)

Cosa studia:La teoria quantistica descrive il comportamento della materia e dell’energia a livello microscopico, cioè atomi e particelle subatomiche.

Concetti chiave:

• Quantizzazione: l’energia non è continua ma si presenta in “pacchetti” detti quanti.

• Principio di indeterminazione di Heisenberg: non si possono conoscere con precisione assoluta contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella.

• Dualismo onda-particella: le particelle (come elettroni o fotoni) si comportano a volte come particelle, a volte come onde.

• Sovrapposizione: una particella può esistere in più stati contemporaneamente, finché non viene osservata.

**È come dire che nel mondo microscopico le cose non sono mai certe, ma solo probabili.

2. Teoria della Relatività (Einstein)

Cosa studia:La relatività descrive il comportamento di oggetti molto grandi o molto veloci, come stelle, pianeti, o oggetti vicini alla velocità della luce.

Due versioni:

• Relatività Ristretta (1905): il tempo e lo spazio non sono assoluti, ma relativi all’osservatore; nulla può viaggiare più veloce della luce.

• Relatività Generale (1915): la gravità non è una forza, ma la curvatura dello spazio-tempo causata dalla massa.

È come dire che lo spazio e il tempo si piegano e si dilatano, e che il tempo non scorre allo stesso modo per tutti.

Differenze principali

Aspetto Meccanica Quantistica Relatività Scala Microscopica (atomi, particelle) Macroscopica (pianeti, galassie) Tipo di fenomeni Indeterminati, probabilistici Deterministici, geometrici Spazio/tempo Non descritti direttamente Spazio-tempo curvo Leggi fondamentali Principio di indeterminazione, funzione d’onda Equazioni di Einstein, costanza della velocità della luce.

Un piccolo esempio pratico delle due teorie.

Immagina un treno e una zanzara.

Relatività: il treno

Immagina un treno che viaggia a velocità altissima, quasi alla velocità della luce.

Se tu sei sul treno, il tempo per te scorre normalmente.

Se qualcuno ti osserva da fuori, vede che il tuo orologio va più lento.

Questo è un effetto della relatività ristretta: il tempo è relativo.

Se il treno è molto pesante, addirittura deforma lo spazio intorno: è la relatività generale. La massa curva lo spazio-tempo, come una palla pesante su un lenzuolo.

Riassunto:

La relatività è come viaggiare su un treno velocissimo: il tempo e lo spazio cambiano in base alla velocità e alla massa.

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Meccanica Quantistica: la zanzara

Ora immagina una zanzara minuscola dentro il treno.

Tu vuoi sapere dove si trova la zanzara e quanto velocemente si muove: ma non puoi saperlo con precisione allo stesso tempo.

La zanzara si comporta in modo strano: a volte sembra essere in due posti insieme, oppure sparisce e riappare.

Solo quando la guardi (la misuri), la zanzara “decide” dove stare.

Riassunto:

La meccanica quantistica è come cercare di catturare una zanzara invisibile: puoi solo sapere probabilmente dove si trova, e osservarla la cambia.