Schrödinger introdusse il suo famoso "esperimento pensato" nel 1935 per evidenziare in modo vivido le difficoltà teoriche del processo di misurazione in meccanica quantistica. Sarà bene ricordare brevemente l'argomento.

In una stanza perfettamente isolata dall'esterno, un perfido fisico chiude un atomo radioattivo, una fiala di un potente veleno e un gatto. L'atomo è in uno stato tale per cui, a una certa ora, avrà uguale probabilità di essere o no decaduto. Il fisico ha anche collegato l'atomo al veleno in modo che questo sia liberato se l'atomo decade. Il veleno è abbastanza potente da uccidere immediatamente il gatto.

All'ora convenuta il fisico aprirà la stanza. Cosa troverà? Un attimo prima dell'apertura, lo stato che descrive il sistema totale della stanza (atomo più fiala più gatto) sarà con probabilità del 50% nella configurazione in cui l'atomo non è decaduto, la fiala di veleno è intatta, il gatto è illeso. Ma con altrettanta probabilità il fisico si troverà davanti all’atomo decaduto, il veleno liberato e il gatto morto.

Quando il fisico apre la stanza, la meccanica quantistica dice (nella sua interpretazione più usuale) che avviene un processo di misurazione. In generale, questo processo forza il sistema misurato a compiere una scelta. Se per esempio il fisico avesse più convenzionalmente deciso di osservare il solo atomo, gli avrebbe imposto, al momento convenuto, di compiere una scelta. Un attimo prima della misura l'atomo si sarebbe trovato in uno stato di sovrapposizione tra l'essere decaduto o meno. Un attimo dopo la misura, l'atomo si sarebbe trovato nello stato "decaduto" o in quello "intatto": senza sovrapposizione.

Questo postulato della meccanica quantistica può sembrare strano al neofita. Ma trasferirlo al mondo macroscopico dell'esperienza quotidiana eleva questa stranezza al rango di paradosso. Torniamo infatti al nostro gatto. La sovrapposizione in due stati dell'atomo è adesso trasferita — sembrerebbe — anche a un oggetto macroscopico di esperienza quotidiana. È l'intero sistema della stanza (atomo più fiala più gatto) a essere in uno stato di sovrapposizione di due possibilità. Se anche il fatto che questo sia vero per un atomo non sorprende più il fisico, che in questa peculiare condizione si trovi un gatto sembra assurdo anche al più entusiasta meccanico quantistico.

Lei mette giustamente a fuoco che il vero problema è, a che punto di tutta la procedura si debba considerare che è avvenuta una misurazione. La risposta classica, che ho subdolamente suggerito sopra, è: quando il fisico apre la stanza. È più o meno la cosiddetta interpretazione di Copenhagen, secondo la cui la scienza è fatta dagli umani, e non tratta che delle misurazioni che questi compiono. Di più non è lecito chiedersi: domande su cosa sia dello stato prima della misura sono senza significato. (La maggior parte dei fisici ha in effetti rinunciato a queste domande accontentandosi pragmaticamente degli spettacolari risultati sperimentali della teoria: un approccio che Feynman battezzò "zitto e calcola".)

Schrödinger fece notare col suo paradosso le difficoltà di questo punto di vista. Il momento della misurazione è, come ricordato più sopra, quello in cui lo stato cessa di essere in una sovrapposizione di più possibilità, e compie una scelta. Se si svuota questo processo di connotazioni umane o psicologiche (ragione per cui alle volte si parla semplicemente di riduzione della stato invece di misurazione), non è più così naturale pensare che la misurazione o riduzione avvenga quando la coscienza umana entra in gioco. La fisica non dovrebbe trattare in fin dei conti gli esseri umani in modo speciale.

Perché non sarebbe per esempio il gatto stesso a compiere una misurazione? o, a questo punto, la fiala di veleno?

Scartiamo ovviamente queste due possibilità, ancora più arbitrarie di quella proposta dall'interpretazione di Copenhagen. Ma quale punto, allora, del processo dal microscopico al macroscopico messo in scena da Schrödinger non ci sembrerà arbitrario?

La conclusione a cui Lei arriva è: mai. Nemmeno al momento in cui fisico apre la stanza. Entrambe le possibilità potrebbero in fin dei conti essere entrambe vere, il gatto morto e il fisico che ne vede il cadavere, e il gatto vivo col fisico che ne prende atto. Questa è più o meno l'interpretazione dei "molti mondi" proposta da Everett nel 1957. Ad ogni simile biforcazione, tutte le possibilità coesistono in universi paralleli che non interagiscono.

Questa proposta ha, non sorprendentemente, attirato enormemente l'attenzione dei mezzi di comunicazione. Ma anche di qualche fisico: recentemente il fisico Max Tegmark ha proposto provocatoriamente un "suicidio quantico" in cui uno sperimentatore sottopone se stesso, invece di un gatto, a un esperimento potenzialmente fatale, magari con possibilità molto alte a proprio sfavore. Se la teoria dei molti mondi è corretta, non c'è da avere paura: in almeno uno dei mondi paralleli lo sperimentatore rimarrà vivo.

In ogni caso, molti fisici sono rassicurati dal progresso relativamente recente nella comprensione della cosiddetta decoerenza. I sistemi quantistici in sovrapposizione di stati sono caratterizzati dalla possibilità di interferenza tra questi stati. La decoerenza è la perdita di questa possibilità dovuta all'interazione dinamica con l'ambiente. Nell'esempio del gatto, i due stati perdono la possibilità di interferire tra loro immediatamente dopo l'apertura della stanza; ma questo è ormai compreso come un processo dinamico, che avviene in tempi brevissimi (e stimabili con qualche ipotesi semplificativa), e non come un postulato filosofico come nell'interpretazione di Copenhagen. La decoerenza non chiarisce cosa avviene alla biforcazione, ma almeno spiega come mai il problema non riguarda il mondo classico della nostra esperienza quotidiana, e rende meno mistica l'interpretazione del processo di misura.

Il problema è comunque ancora aperto; oltre a quelle già ricordate, ci sono diverse altre interpretazioni. Per esempio, la teoria delle "storie consistenti" (che fa uso essenziale della decoerenza), la cosiddetta meccanica di Bohm, l'interpretazione transazionale... Una possibilità più radicale, infine, è di apportare modifiche alle regole matematiche della meccanica quantistica, facendo intervenire nonlinearità che interpolerebbero tra la meccanica quantistica e quella classica.