La meccanica quantistica è un'approssimazione. Funziona bene in alcuni casi. Non funziona bene in altri.
A volte usiamo la parola "teoria quantistica" per indicare insieme sia la meccanica quantistica sia la teoria dei campi quantistici. E' facile confondersi.
Passare dalla meccanica quantistica alla teoria dei campi quantistici è molto più di una questione nominale. Le teorie quantistiche del campo ereditano molte proprietà dalla meccanica quantistica: entanglement, incertezza, postulato di misurazione. Ma portano nuove intuizioni - e anche nuove difficoltà.
L'intuizione più nota della teoria dei campi quantistici è che le particelle, contrariamente che nella fisica classica, possono essere create e distrutte e che ogni particella ha un'anti-particella. Un'altra conseguenza notevole della teoria dei campi quantistici è che la forza delle interazioni tra particelle dipende dall'energia con cui si sondano le interazioni, un comportamento strano che è noto come "libertà asintotica".
La difficoltà probabilmente più nota delle teorie dei campi quantistici è che molti calcoli necessari alla soluzione di problemi importanti portano all'infinito. L'infinito, tuttavia, non ci consente di dire molto perché non riusciamo a interpretarlo. Per fortuna in molti casi i risultati possono essere trattati con una procedura chiamata "rinormalizzazione", il cui scopo è sottrarre opportunamente l'infinito dall'infinito per ottenere un residuo finito. No, non c'è niente di sbagliato in questo. Funziona bene.
Ma ci sono altre complicazioni. Ad esempio, sappiamo come calcolare cosa succede se due elettroni si urtano l'un l'altro e creano un gruppo di nuove particelle. Questo si chiama "evento scattering". Ma non sappiamo come calcolare cosa succede se tre quark si uniscono e formano un protone. Bene, sappiamo come mettere tali calcoli sui supercomputer in un'approssimazione chiamata "reticolo QCD". Ma davvero non abbiamo buoni strumenti matematici per gestire il caso. Almeno non ancora.
Ma torniamo alla meccanica quantistica. Puoi usare questa teoria per fare previsioni per qualsiasi esperimento in cui la creazione e la distruzione di particelle non hanno un ruolo. Questo è il caso di tutti i tuoi tipici esperimenti di ottica quantistica, test di Bell, crittografia quantistica, computazione quantistica e così via. Non è poco.
Quindi, sì, la meccanica quantistica è tecnicamente sbagliata. È solo un'approssimazione al quadro più completo della teoria dei campi quantistici. Ma come ha riassunto lo statistico George Box "Tutti i modelli sono sbagliati, ma alcuni sono utili". E qualunque siano i tuoi dubbi sulla meccanica quantistica, non si può negare che sia utile.
