Principio di complementarità: differenze tra le versioni

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In [[fisica]] il '''principio di complementarità''' afferma che il duplice aspetto, [[Particella (fisica)|corpuscolare]] e [[Onda (fisica)|ondulatorio]], dei fenomeni che avvengono a livello [[atomo|atomico]] e [[Particella elementare|subatomico]], definito [[dualismo onda-particella]], non può essere osservato contemporaneamente durante lo stesso esperimento.

[[File:Niels_Bohr.jpg|thumb|[[Niels Bohr]]]]

In [[fisicameccanica quantistica]] il '''principio di complementarità''' afferma che il [[dualismo]], ossia il duplice aspetto, [[Particelladi (fisica)|corpuscolare]]alcune erappresentazioni [[Onda (fisica)|ondulatorio]],fisiche dei fenomeni che avvengono a livello [[atomo|atomico]] e [[Particella elementaresubatomica|subatomico]], definito [[dualismo onda-particella]], non può essere osservato contemporaneamente durante lo stesso esperimento.

Fu enunciato da [[Niels Bohr]] al [[Congresso internazionale dei fisici del 1927]] (tenutosi a [[Como]] in occasione del centenario della morte di [[Alessandro Volta]]), rendendo in qualche modo meno stridente con la concezione [[Fisica classica|fisica]] classica, ed anche [[logica]], uno degli aspetti più originali e innovativi della realtà fisica descritta dalla [[meccanica quantistica]].

Fu enunciato da [[Niels Bohr]] al [[Congresso internazionale dei fisici del 1927]] (tenutosi a [[Como]] in occasione del centenario della morte di [[Alessandro Volta]]), rendendo in qualche modo menoi stridentedualismi conquantistici, lain concezioneparticolare quello fra natura [[FisicaParticella classica(fisica)|fisicacorpuscolare]] classica,e ed[[Onda anche(fisica)|ondulatoria]] ([[logicadualismo onda-particella]]), unomeno deglistridenti aspetticon piùla originali e innovativiconcezione della realtà [[fisica descrittaclassica]] dallae con la [[meccanica quantisticalogica]].

==Corpuscoli e onde==

Fino alla fine dell'[[Ottocento]] con la [[fisica classica]] le leggi della [[Meccanica (fisica)|meccanica]] di [[Isaac Newton|Newton]] descrivevano il mondo macroscopico, non solo dei fenomeni meccanici, ma anche di quelli [[termodinamica|termici]] e [[acustica|acustici]], mentre per i fenomeni elettromagnetici si ricorreva alle leggi di [[James Clerk Maxwell|Maxwell]]. Perciò fenomeni meccanici e ondulatori rimanevano sostanzialmente distinti. Quando però si iniziò a studiare il mondo su piccola scala, ci si rese conto delle contraddizioni che questa suddivisione comportava: mentre da un lato la [[Esperimento della doppia fenditura|diffrazione degli elettroni]] evidenziava l'aspetto ondulatorio delle particelle, che quindi mostravano di possedere entrambi i comportamenti validando l'[[ipotesi di de Broglie]], dall'altro l'[[effetto fotoelettrico]] e lo spettro del [[corpo nero]] potevano essere spiegati solo ammettendo che le [[onde elettromagnetiche]] fossero formate da corpuscoli aventi [[energia]] con un valore fisso e indivisibile ([[quanti]]), detti poi [[fotone|fotoni]].

== Corpuscoli e onde ==

==Complementarità==

Fino alla fine dell'[[Ottocento]] con la [[fisica classica]] le leggi della [[Meccanica (fisica)|meccanica]] di [[Isaac Newton|Newton]] descrivevano il mondo macroscopico, non solo dei fenomeni meccanici, ma anche di quelli [[termodinamica|termici]] e [[acustica|acustici]], mentre per i fenomeni elettromagnetici si ricorreva alle leggi di [[James Clerk Maxwell|Maxwell]]. Perciò fenomeni meccanici e ondulatori rimanevano sostanzialmente distinti. Quando però si iniziò a studiare il mondo su piccola scala, ci si rese conto delle contraddizioni che questa suddivisione comportava: mentre da un lato la [[Esperimento della doppia fenditura|diffrazione degli elettroni]] evidenziava l'aspetto ondulatorio delle particelle, che quindi mostravano di possedere entrambi i comportamenti validando l'[[ipotesi di de Broglie]], dall'altro lo spettro del [[corpo nero]] (1900), l'[[effetto fotoelettrico]] e(1905), lol'[[effetto spettroCompton]] del(1926) e l'[[corpoemissione nerospontanea]] (1927) potevano essere spiegati solo ammettendo che le [[onde elettromagnetiche]] fossero formate da corpuscoli aventi [[energia]] con un valore fisso e indivisibile ([[quanti]]), detti poi [[fotone|fotoni]].

Trovandosi di fronte ad aspetti contraddittori, Bohr considerò le "contraddizioni" solo apparenti e le risolse postulando che tali aspetti, come quello corpuscolare e ondulatorio, non sono complementari solo in senso concettuale, ma che non possono essere osservati contemporaneamente in quanto escludentisi a vicenda: l'osservazione dell'uno preclude cioè quella dell'altro. La versione originale di complementarità fu tra la rappresentazione spazio-temporale e la causalità, a cui affiancò quella tra la rappresentazione corpuscolare e ondulatoria.

== Altri dualismi ==

La situazione viene così descritta da [[Werner Karl Heisenberg|Heisenberg]]<ref>{{cita libro|Werner | Heisenberg | The Physical Principles of Quantum Mechanics | 1930 | Dover Publications }}</ref>: «Anche se esiste un corpo di leggi matematiche "esatte", queste non esprimono relazioni tra oggetti esistenti nello spazio-tempo; è vero che approssimativamente si può parlare di "onde" e "corpuscoli", ma le due descrizioni hanno la stessa validità. Per converso, la descrizione cinematica di un fenomeno necessita dell'osservazione diretta; ma poiché osservare significa interagire, ciò preclude la validità rigorosa del principio di causalità.»

La meccanica quantistica contempla diversi altri dualismi, come ad esempio:

* Posizione e [[quantità di moto]]

* [[Energia]] e intervallo temporale

* [[Spin]] su diversi assi

== Complementarità ==

Trovandosi di fronte ada aspetti contraddittoricontraddizioni, Bohr considerò le "contraddizioni"considerò solo apparenti e le risolse postulando che taligli aspetti, come quello corpuscolare e ondulatorio, nonduali sono complementari solo, in senso concettuale, ma cheanche non possono essere osservati contemporaneamentefisico, in quanto escludentisi a vicenda: l'osservazione dell'uno in un singolo processo sperimentale preclude cioè quella dell'altro. La versione originale di complementarità fu tra la rappresentazione spazio-temporale e la causalità, a cui affiancò quella tra la rappresentazione corpuscolare e ondulatoria.

La situazione vienefu così descritta da [[Werner Karl Heisenberg|Heisenberg]]<ref>{{cita libro|Werner | Heisenberg | The Physical Principles of Quantum Mechanics | 1930 | Dover Publications }}</ref>: «Anche se esiste un corpo di leggi matematiche "esatte", queste non esprimono relazioni tra oggetti esistenti nello spazio-tempo; è vero che approssimativamente si può parlare di "onde" e "corpuscoli", ma le due descrizioni hanno la stessa validità. Per converso, la descrizione cinematica di un fenomeno necessita dell'osservazione diretta; ma poiché osservare significa interagire, ciò preclude la validità rigorosa del principio di causalità.»

In altre parole:

* o descriviamo i fenomeni nello spazio-tempo, matenendo dovendo tenerperò conto delle limitazioni date dal [[principio di indeterminazione di Heisenberg]];

* o usiamo relazioni causali espresse da leggi matematiche, mae allora la descrizione nello spazio-tempo diventa impossibile.

==Note==

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== Voci correlate ==

*[[IpotesiDualismo di de Broglieonda-particella]]

*[[Esperimento della doppia fenditura]]

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

{{Meccanica quantistica}}

{{Controllo di autorità}}

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