I numeri immaginari sono indispensabili per descrivere la realtà?

Due recenti ricerche, basate su un singolo esperimento, hanno evidenziato come la fisica quantistica richieda la presenza di numeri immaginari per descrivere la realtà.

I numeri immaginari sono il risultato della radice quadrata di un numero negativo e vengono spesso utilizzati come strumento per semplificare i calcoli della meccanica quantistica. Tuttavia, quello che possiamo oggettivamente misurare nella realtà si avvale dei numeri reali, cioè le cifre che siamo abituati a “trattare” nella vita quotidiana. L’applicazione combinata di numeri immaginari e numeri reali produce i numeri complessi, che trovando una grande diffusione nella risoluzione di equazioni quantistiche, furono adibiti a strumento “sconcertante” da parte dei loro fondatori, incluso Erwin Schrödinger. “Fin dai primi giorni della teoria quantistica, i numeri complessi sono stati trattati più come una comodità matematica che un elemento fondamentale”, afferma il fisico Jingyun Fan della Southern University of Science and Technology di Shenzhen, in Cina.

A tal proposito, i due studi, pubblicati rispettivamente sulle riviste Nature e Physical Review, hanno dimostrato che questi numeri complessi sono condizione necessaria (e non solo comoda) a descrivere i fenomeni propri della meccanica quantistica. Per verificare questa dipendenza matematica nella teoria fisica che descrive il comportamento della materia nel mondo microscopico, gli autori del primo studio hanno utilizzato una versione “personalizzata” del classico test di Bell. Quest’ultimo fu originariamente concepito dal fisico Jhon Bell per dimostrare l’esistenza dell’affasciante fenomeno dell’entanglement quantistico. Hanno perciò impiegato particelle di luce in una rete quantistica elementare, producendo scambi di entanglement descrivibili esclusivamente da una teoria quantistica con numeri complessi. Sulla medesima base teorica, un altro team di fisici ha condotto un esperimento simile utilizzando un computer quantistico; delineando e promuovendo la stessa dipendenza quantistica con i numeri immaginari.

Sebbene i risultati ottenuti risultino estremamente affascinanti, i ricercatori hanno precisato che il loro esperimento esclude l’iniquità dei numeri immaginari in correlazione alla correttezza formale delle leggi accreditate per la meccanica quantistica. Inoltre, gli studiosi coinvolti hanno affermato che la loro configurazione sperimentale, costituita da una rete quantistica rudimentale, potrebbe essere utile per progettare una futura infrastruttura di Internet quantistico.