nascoste, variabili

In fisica, teorie con variabili n. sono quelle che, basandosi sull’introduzione di variabili addizionali, si propongono di eliminare dalla descrizione dei processi microscopici gli aspetti intrinsecamente probabilistici tipici della meccanica quantistica.

Nella fisica classica, la risposta di un sistema a un processo di misura è completamente determinata da leggi causali; nella fisica quantistica, il principio di indeterminazione implica che, se in uno stato del sistema alcune osservabili sono definite con certezza, altre hanno valori non definiti, cioè eseguendo la misurazione di una tra queste ultime grandezze si possono ottenere valori diversi, dei quali la funzione d’onda fornisce solamente la probabilità di occorrenza. Le teorie basate sulle variabili n. si fondano sul presupposto che gli stati quantistici costituiscano una descrizione corretta ma incompleta del sistema, cioè l’indeterminismo e la casualità della teoria quantistica nascerebbero dall’ignoranza delle variabili necessarie per una descrizione completa degli stati: sistemi apparentemente identici sarebbero caratterizzati da valori differenti delle variabili n., che determinerebbero i singoli diversi valori ottenuti nei particolari processi di misura.

L’argomentazione più convincente a favore della necessità di variabili n. fu sviluppata nel 1935 da A. Einstein, B. Podolsky e N. Rosen, i quali mostrarono con l’argomentazione oggi nota come paradosso EPR che, in conseguenza di ben precise assunzioni, la funzione d’onda quantistica non può descrivere tutte le proprietà fisiche attribuibili a un sistema microscopico (➔ Einstein, Albert). Un primo teorema a sfavore dell’esistenza di variabili n. fu però dimostrato nel 1932 da J. von Neumann, ma sia questo sia quelli proposti successivamente si basano su premesse fisicamente poco soddisfacenti. Nel 1964 J.S. Bell mostrò che in ogni teoria con variabili n. in cui sia soddisfatto il principio di località, i valori medi di certe osservazioni soddisfano delle disuguaglianze (disuguaglianze di Bell) che, in alcune situazioni, sono violate dalla meccanica quantistica: ciò permette di sottoporre a verifica sperimentale le previsioni della famiglia delle teorie locali, le più interessanti dal punto di vista concettuale. Gli esperimenti da allora eseguiti mostrano che le disuguaglianze di Bell sono violate e che l’accordo con le previsioni della meccanica quantistica è eccellente; inoltre, mentre relegano la ricerca di variabili n. nell’ambito di teorie con azione a distanza, obbligano ad accettare la natura non locale della meccanica quantistica.