"Nel primo caso, quando il fascio si divide in qualche modo a metà, potremmo ancora pensare che tutto fosse deciso in anticipo. ... In questo senso, l’incertezza non c’è: abbiamo solo due gruppi diversi di fotoni che viaggiano insieme nel fascio laser. Ma ogni singolo fotone ha un comportamento predicibile: in pratica ha già deciso in che direzione andrà."
Nel passaggio sopra citato, suddividere il fascio in due - prima del beam splitter - è un "esercizio mentale" o effettivamente c'è qualche quantità misurabile?
Il dubbio mi è venuto leggendo l'ultima frase dove "ogni singolo fotone ha un comportamento predicibile" che, almeno a quanto ho capito, sarebbe in contrasto con il comportamento di un singolo fotone sparato contro il beam splitter. O forse con "predicibile" lo intendi sempre come "esercizio mentale" e nella pratica non abbiamo comunque modo di prevedere se sarà riflesso o trasmesso?
Hai pienamente ragione ad avere questo dubbio, non mi sono spiegato in grande dettaglio. Credo che la risposta rapida alla tua domanda sia: quello che ho descritto è effettivamente un "esercizio mentale", come dici tu. Non c'è qualcosa che, per quanto ne sappiamo ora, ci permetta di misurare se i fotoni si sono messi d'accordo in anticipo o no. E non c'è neanche modo di dividere il fascio in due gruppi: quelli che hanno deciso di andare a destra e quelli che hanno deciso di andare a sinistra. Per quanto ne sappiamo, l'unica osservazione che possiamo fare è a posteriori: ovvero vedere quanti sono andati da un lato e quanti dall'altro. Questo vale sia nel caso del fascio, che nel caso del singolo fotone.
Ora provo ad espandere la riflessione che facevo nel testo. Il fatto che non conosciamo un modo di misurare se i fotoni si sono effettivamente messi d'accordo o no, non implica necessariamente che non lo abbiamo fatto. Magari, quando li mandiamo tutti insieme nel fascio, interagiscono in qualche modo fra di loro, "comunicandosi" la direzione da prendere, e organizzandosi in modo da dividersi a metà. Solo che, siccome non sappiamo come lo fanno, non abbiamo trovato il modo di misurare questa interazione. Questa opzione, potenzialmente, non la possiamo escludere. Quello che possiamo fare, però, è cercare di andare a restringere il campo. E questo è quello che abbiamo fatto nel passare ad esperimenti a singola particella. Se ora i fotoni vengono sparati verso il beam splitter uno alla volta, magari a distanza di vario tempo l'uno dall'altro, come fanno a interagire fra di loro e mettersi d'accordo? Di nuovo, non lo possiamo escludere, ma cominciamo a rendere la cosa più improbabile. Allo stato attuale delle cose, gli esperimenti che si avvicinano di più ad aver escluso l'opzione del "mettersi d'accordo in anticipo", sono quelli di violazioni delle disuguaglianze di Bell. Perché rendono le cose ancora più complicate per i fotoni, impedendogli di comunicare, se non a velocità maggiori di quella della luce. E per arrivare a fare questi esperimenti, un tassello cruciale è stato proprio quello di saper generare e manipolare fotoni uno alla volta.
"Nel primo caso, quando il fascio si divide in qualche modo a metà, potremmo ancora pensare che tutto fosse deciso in anticipo. ... In questo senso, l’incertezza non c’è: abbiamo solo due gruppi diversi di fotoni che viaggiano insieme nel fascio laser. Ma ogni singolo fotone ha un comportamento predicibile: in pratica ha già deciso in che direzione andrà."
Nel passaggio sopra citato, suddividere il fascio in due - prima del beam splitter - è un "esercizio mentale" o effettivamente c'è qualche quantità misurabile?
Il dubbio mi è venuto leggendo l'ultima frase dove "ogni singolo fotone ha un comportamento predicibile" che, almeno a quanto ho capito, sarebbe in contrasto con il comportamento di un singolo fotone sparato contro il beam splitter. O forse con "predicibile" lo intendi sempre come "esercizio mentale" e nella pratica non abbiamo comunque modo di prevedere se sarà riflesso o trasmesso?
Hai pienamente ragione ad avere questo dubbio, non mi sono spiegato in grande dettaglio. Credo che la risposta rapida alla tua domanda sia: quello che ho descritto è effettivamente un "esercizio mentale", come dici tu. Non c'è qualcosa che, per quanto ne sappiamo ora, ci permetta di misurare se i fotoni si sono messi d'accordo in anticipo o no. E non c'è neanche modo di dividere il fascio in due gruppi: quelli che hanno deciso di andare a destra e quelli che hanno deciso di andare a sinistra. Per quanto ne sappiamo, l'unica osservazione che possiamo fare è a posteriori: ovvero vedere quanti sono andati da un lato e quanti dall'altro. Questo vale sia nel caso del fascio, che nel caso del singolo fotone.
Ora provo ad espandere la riflessione che facevo nel testo. Il fatto che non conosciamo un modo di misurare se i fotoni si sono effettivamente messi d'accordo o no, non implica necessariamente che non lo abbiamo fatto. Magari, quando li mandiamo tutti insieme nel fascio, interagiscono in qualche modo fra di loro, "comunicandosi" la direzione da prendere, e organizzandosi in modo da dividersi a metà. Solo che, siccome non sappiamo come lo fanno, non abbiamo trovato il modo di misurare questa interazione. Questa opzione, potenzialmente, non la possiamo escludere. Quello che possiamo fare, però, è cercare di andare a restringere il campo. E questo è quello che abbiamo fatto nel passare ad esperimenti a singola particella. Se ora i fotoni vengono sparati verso il beam splitter uno alla volta, magari a distanza di vario tempo l'uno dall'altro, come fanno a interagire fra di loro e mettersi d'accordo? Di nuovo, non lo possiamo escludere, ma cominciamo a rendere la cosa più improbabile. Allo stato attuale delle cose, gli esperimenti che si avvicinano di più ad aver escluso l'opzione del "mettersi d'accordo in anticipo", sono quelli di violazioni delle disuguaglianze di Bell. Perché rendono le cose ancora più complicate per i fotoni, impedendogli di comunicare, se non a velocità maggiori di quella della luce. E per arrivare a fare questi esperimenti, un tassello cruciale è stato proprio quello di saper generare e manipolare fotoni uno alla volta.
Grazie della risposta e dell'approfondimento! Ora mi è un po' più chiaro.