Date:
Nel luglio del 1925, Werner Heisenberg, giovane fisico tedesco di soli 23 anni, inviava alla rivista Zeitschrift für Physik un articolo destinato a rivoluzionare la fisica, intitolato "Sulla reinterpretazione quantistica delle relazioni cinematiche e meccaniche". In questo lavoro, Heisenberg compiva un passo decisivo verso una nuova formulazione della teoria quantistica, fondata unicamente su grandezze osservabili. Il suo obiettivo era descrivere il comportamento degli elettroni negli atomi senza ricorrere a immagini classiche, ma basandosi esclusivamente su dati misurabili, come le frequenze e le intensità delle righe spettrali.
Per rappresentare le transizioni tra stati atomici, Heisenberg scoprì che doveva usare delle tabelle bidimensionali di numeri, indicizzate dai livelli energetici iniziali e finali. Quando iniziò a manipolare matematicamente queste “tabelle”, emerse una caratteristica sorprendente: le operazioni tra grandezze non erano commutative. In termini semplici, se A e B rappresentano due grandezze osservabili, in generale AB è diverso da BA.
Di fatto, quelle strutture erano delle matrici, anche se Heisenberg non se ne rese subito conto. Fu Max Born a riconoscere che Heisenberg aveva inconsapevolmente dato vita a una nuova meccanica delle matrici, collegandola alla matematica formale delle matrici non commutative.
Questa intuizione segnava una rottura netta con la meccanica classica e introduceva un linguaggio radicalmente nuovo per descrivere la realtà fisica: uno in cui le grandezze fondamentali sono rappresentate da operatori (matrici) e le leggi del moto emergono dalle relazioni tra questi.
Con quell'articolo del 1925, Heisenberg pose le basi della meccanica quantistica moderna, inventando una matematica inedita.
L’UNESCO ha proclamato il 2025 "Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica" (IYQ), per celebrare i 100 anni della fisica delle matrici di Heisenberg, primo tassello formale della teoria quantistica.
Werner Heisenberg nel 1933 (Crediti: Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Unknown author / CC-BY-SA 3.0)
Autore: Maria Bondani
#IYQ #IYQ2025 #matrici #operatori #spettroscopia_atomica
Seguite la rubrica Weekly Quantum per scoprire come la scienza quantistica sta plasmando il nostro presente e il nostro futuro: ogni settimana, notizie, scoperte, innovazioni, curiosità e giochi per esplorare il mondo quantistico.