Catullo
Forumer storico
Cercando il filosofo di cui sai ho trovato un articolo molto interessante di Tiziano Cantalupi.
E' un bel riassunto di ciò che è accaduto in un secolo, ha sconvolto la fisica ma ha anche posto le basi per provare a ragionare in modo complatamente nuovo(almeno per noi occidentali).
"Le grandi rivoluzioni della scienza sono spesso seguite da sconvolgimenti in campo filosofico e sociale. Le tesi di Copernico, ad esempio, il quale sosteneva che la Terra non occupava il centro dell’universo, innescarono un processo di sgretolamento di dogmi religiosi e filosofici che cambiarono profondamente la società europea degli inizi del Rinascimento. La teoria evoluzionistica di Darwin (secoli dopo), con la distruzione della credenza in uno stato biologico speciale degli esseri umani, produsse effetti simili. Le teorie di Einstein infine, con l’affermazione che "tutto è relativo", diedero una spallata definitiva ad un certo modo, "assolutistico", di intendere la scienza e la vita. Con questi presupposti, desta notevole stupore che la più grande rivoluzione scientifica di tutti i tempi sia passata per lo più inosservata agli occhi del grosso pubblico. E questo non già perché le sue implicazioni abbiano scarso interesse, ma perché queste implicazioni sono talmente sconvolgenti da risultare quasi incredibili persino per gli stessi scienziati che le concepirono. La rivoluzione di cui sto parlando si è consumata, nella sua fase più "cruenta", durante i primi trenta anni del nostro secolo ed è conosciuta col nome di Teoria Quantistica o Meccanica Quantistica.
Nata come tentativo di spiegare la fisica delle particelle elementari, la Teoria Quantistica in seguito crebbe sino ad incorporare gran parte della microfisica e parte della macrofisica. Oggi fra alterne vicende può dirsi (nella sua versione ortodossa) universalmente accettata. Sebbene attualmente nessuno dubiti della sua efficacia, ci sono ancora ampie schiere di studiosi che ne mettono in discussione le conseguenze, specie allorquando la si applica alla lettera.
Ma vediamo, a grandi linee, quali sono queste conseguenze :
- Non esiste una realtà obiettiva della materia, ma solo una realtà di volta in volta creata dalla presenza e dalle "osservazioni" dell’uomo.
- Non esiste un rapporto diretto tra causa ed effetto.
- E’ possibile che, in determinate condizioni, la materia possa "comunicare" a distanza o possa "scaturire" dal nulla.
- Lo stato oggettivo della materia, è caratterizzato da una sovrapposizione di più stati.
La conclusione più sconvolgente che si può trarre dalle "conseguenze" sopra elencate è senza dubbio quella che afferma che la realtà è tale solo se è presente l’uomo con le sue "osservazioni". A differenza delle precedenti rivoluzioni scientifiche, le quali avevano confinato l’umanità ai margini dell’universo, la Teoria Quantistica riporta l’uomo ("l’osservatore") al centro della scena. Alcuni eminenti scienziati si sono spinti a ipotizzare che la Teoria dei Quanti abbia perfino risolto l’enigma del rapporto tra Mente e Materia, asserendo che l’introduzione nei processi di misura quantistica dell’osservazione umana è un passo fondamentale per il costruirsi della realtà. Questa idea portata alle estreme conseguenze implica che
l’universo acquisisce un’esistenza concreta soltanto in conseguenza dell’essere percepito dall’uomo. L’uomo in definitiva "crea" la realtà oggettiva dell’universo, realtà oggettiva che è causa dell’umanità stessa.
UN GRANDE DIBATTITO
Seppur fortemente avversata sin dal suo apparire (Einstein per manifestare la sua contrarietà arrivò a coniare la frase "Dio non gioca a dadi"), la Meccanica Quantistica è oggi universalmente accettata. Essa, oltre spiegare processi a livello microscopico come la stabilità dell’atomo o processi macroscopici come la superconduttività, ha ottenuto recenti eclatanti conferme sperimentali : si pensi alla diseguaglianza di Bell. Ciononostante il grado di diffidenza nei confronti di questa materia - sempre in bilico tra Fisica e Metafisica - è rimasto alto. I suoi assunti, al limite dell’assurdo, mettono a dura prova le menti più aperte.
Anche nell’era dei computer superveloci, la Teoria Quantistica più che una scienza "accettata" si caratterizza per una scienza "subita". E sono soprattutto gli studiosi di microfisica, i quali ogni giorno hanno a che fare con i suoi assunti filosofici e con il suo formalismo matematico, che più soffrono questo stato di cose. Recentemente però, una agguerrita schiera di fisici la cui punta di diamante è rappresentata dall’inglese S.Hawking, è riuscita a rovesciare la situazione volgendo a loro favore proprio quelle "conseguenze" della Meccanica Quantistica che maggiormente rendevano perplessi i fisici atomici. In questo contesto Hawking crea una vera e propria disciplina scientifica ; la Cosmologia Quantistica, attraverso la quale molti misteri dell’universo trovano una razionale spiegazione. E questo, come detto, partendo proprio dagli assunti quantistici più "rivoluzionari". In questa nuova prospettiva trova coerente giustificazione la nascita dell’universo dal nulla.
La Fisica del Quanti, in effetti, prevede che in determinate condizioni la materia possa scaturire dal nulla. Questa non è fantascienza, ma scienza nel senso più alto del termine. E qui tornano alla mente le profetiche parole del grande W.Heisenberg quando affermava : "La più strana esperienza di quegli anni [1920 – 1930] fu che i paradossi della Teoria Quantistica non sparirono durante il processo di chiarificazione; al contrario, essi divennero ancora più marcati e più eccitanti ... ".
Sì, "eccitanti", è la parola giusta per definire il ventaglio di possibilità che allora si dischiudeva e che ancor oggi può dischiudersi affrontando senza condizionamenti la Teoria dei Quanti.
Una nuova interpretazione del principio quantistico denominato "Probabilismo", ad esempio, conferma il libero arbitrio. Una lettura a trecentosessanta gradi della diseguaglianza di Bell (diseguaglianza che dimostra la possibilità di azioni a distanza) prova che l’universo non può più essere considerato una mera collezione di oggetti, ma una inseparabile rete di modelli di energia vibrante, nei quali nessun componente ha realtà indipendente dal tutto. Persino i concetti teologici più consolidati, nella nuova prospettiva quantistica, possono essere più gli stessi.
La nascita dell’universo dal nulla e senza una precisa collocazione temporale apre inaspettati scenari. Hawking chiama questa origine del cosmo "creazione senza creazione". Occorre qui precisare che il fatto che non venga ipotizzata nessuna origine temporale non significa che l’universo debba avere un’età infinita. Il tempo in questo modello di cosmologico risulta "limitato" nel passato, ma come tale non ha un preciso confine.
Le implicazioni dell’universo di Hawking in campo religioso sono notevoli. Fino a quando per il cosmo poteva ipotizzarsi una qualche sorta di inizio o un qualche agente generatore di materia, si poteva anche pensare ad un creatore. Ma se l’universo può essere immaginato completamente autosufficiente quale posto può essere riservato ad una entità generatrice ? Alla domanda, di primo acchito, potrebbe rispondersi con un "nessuno" se non fosse per una piccola grande condizione imposta dalla "autocoerenza fisica" e cioè ogni processo fisico "organizzato" deve avere, a monte, delle leggi che lo governano. In altre parole i processi quantistici che, fuori dal tempo e nello spazio vuoto, permettono si generi materia, non possono prescindere da "qualcosa" che ne regoli le dinamiche.
La religione uscita dalla porta rientra così dalla finestra ...
IL PROBABILISMO E L’ACAUSALITA’
All’inizio del ventesimo secolo, i fisici ritenevano che tutti i processi dell’universo fossero perfettamente calcolabili purché si avessero a disposizione dati di partenza sufficientemente precisi. Questa filosofia deterministica aveva preso le mosse due secoli prima quando Newton, con la sua legge di gravitazione universale, era riuscito a descrivere le orbite dei pianeti. In un sol colpo lo scienziato inglese aveva dimostrato che una mela che cade da un albero e un corpo celeste che si muove nello spazio, sono governati dalla stessa legge : l’universo ticchettava come un gigantesco orologio perfettamente regolato.
Ma in concomitanza con la fine dell’epoca vittoriana, quella presuntuosa sicurezza svanì ; avvenne nel momento in cui i fisici tentarono di applicare quelle leggi meccanicistiche al comportamento del mondo atomico. In quel minuscolo regno, gli eventi non fluiscono armonicamente e gradualmente con il tempo, ma si modificano in modo brusco e discontinuo. Gli atomi riescono ad assorbire o liberare energia solo in forma di pacchetti discreti chiamati Quanti (da qui il termine Meccanica Quantistica). A questo livello la natura non funziona più come una macchina, ma come un gioco di probabilità. Nei primi decenni del nostro secolo lo scienziato danese Niels Bohr scoprì che le particelle atomiche si comportavano in modo molto meno prevedibile che non gli oggetti ordinari come le matite o le palle da tennis. Le parole "sempre" e "mai", di cui si faceva largo uso per i processi del mondo macroscopico, dovettero essere rimpiazzate dai termini "spesso" e "raramente". Non si poteva dare più nulla per scontato.
Elementi come le orbite percorse dagli elettroni attorno al nucleo, non potevano più essere definite con precisione. Anche il "quid" che ad un certo punto induceva l’atomo radioattivo alla disintegrazione doveva sottostare alle leggi della probabilità.
Il fisico italiano Franco Selleri nel suo libro "La Causalità Impossibile" spiega bene la situazione e le conseguenze delle idee introdotte dalla Teoria dei Quanti. Egli scrive :
"Il problema che risulta molto naturale porsi è quello di capire le cause che determinano le differenti vite individuali dei neutroni [liberi]. Lo stesso problema si pone per ogni tipo di sistema instabile come atomi eccitati [...]. L’interpretazione di Copenhagen [quella della Meccanica Quantistica ortodossa] della teoria dei quanti non solo non fornisce alcuna conoscenza di queste cause, ma accetta esplicitamente una filosofia acausale secondo la quale ogni processo di disintegrazione di un sistema instabile ha una natura assolutamente spontanea che non ammette una spiegazione in termini causali. Secondo tale linea di pensiero il problema delle diverse vite individuali dei sistemi instabili dovrebbe necessariamente restare privo di risposta e dovrebbe anzi essere considerato un problema non scientifico".
IL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE E LE FLUTTUAZIONI NEL VUOTO
Nel 1927 il fisico tedesco Werner Heisenberg scoprì che la natura probabilistica delle leggi della Meccanica Quantistica poneva grossi limiti al nostro grado di conoscenza di un sistema atomico. Normalmente ci si aspetta che lo stato di una microparticella in movimento (consideriamo ad esempio un elettrone in rotazione attorno al nucleo) sia caratterizzata completamente ricorrendo a due parametri : velocità e posizione. Heisenberg postulò invece, che a un certo livello queste quantità sarebbero dovute rimanere sempre indefinite. Tale limitazione prese il nome di Principio di Indeterminazione. Questo principio afferma che maggiore è l’accuratezza nel determinare la posizione di un particella, minore è la precisione con la quale si può accertarne la velocità e viceversa. Quando si pensa all’apparecchiatura necessaria per eseguire le misurazioni, questa indeterminazione risulta intuitiva. I dispositivi di rilevazione sono così grandi rispetto alle dimensioni di una particella che la misurazione di un parametro come la posizione è destinato a modificare anche la velocità. Occorre sottolineare però che le limitazioni in parola, non derivano (oggettivamente) solo dalla interazione tra mondo microscopico e mondo macroscopico, ma sono proprietà intrinseche della materia. In nessun senso si può ritenere che una microparticella possieda in un dato istante una posizione e una velocità. Queste sono, seguendo Heisenberg, caratteristiche incompatibili; quale delle due si manifesti con maggior precisione dipende solo dal tipo di misurazione che lo sperimentatore ("l’osservatore") decide di effettuare. E qui ci si imbatte nella più straordinaria novità introdotta dalla Fisica Quantistica ; ovvero la dipendenza della realtà obiettiva del mondo atomico (mondo che, non dimentichiamolo, è alla base di ogni cosa nell’universo) rispetto alle "scelte" effettuate da colui che si trova davanti all’apparecchiatura di misura. Se lo sperimentatore decide di rilevare la posizione di una particella questa cesserà (letteralmente) di "esistere" nella dimensione "velocità" e viceversa. Per gli scienziati adusi a concepire l’universo oggettivo della materia indipendentemente dall’uomo, oppure abituati a calcolare contemporaneamente e con precisione millimetrica velocità e posizioni dei più disparati oggetti, queste nuove idee rappresentano una vera e propria rivoluzione.
Oltre alla posizione e alla velocità delle particelle, il Principio di Indeterminazione di Heisenberg pone limiti anche alla misura simultanea di parametri come l’energia e il tempo. Questo comporta che per periodi brevissimi la legge di conservazione dell’energia subisce una sospensione. Nel mondo di tutti i giorni, materia ed energia non si creano e non si distruggono cambiano solo di stato. La benzina non si materializza nei nostri serbatoi, e quando si brucia un litro di carburante si finisce per ottenere una quantità di "potenza" e di scorie che equivalgono esattamente a un litro di benzina. Ma su scala atomica, le cose non vanno così. Il piccolissimo grado di indeterminazione esistente tra i vari livelli di energia e tempo, provoca (per intervalli brevissimi), fluttuazioni nell’energia del sistema. Per tempi che si aggirano intorno al miliardesimo di trilionesimo di secondo un elettrone ed il suo compagno di antimateria - il positrone - possono emergere improvvisamente dal nulla, congiungersi e quindi svanire. Questa è più di una semplice ipotesi; gli effetti di questi comportamenti spontanei di creazione e annullamento sono stati misurati in laboratorio in preciso accordo col Principio di Indeterminazione. E non si creda che la fugace vita di queste particelle non abbia senso o conduca a nulla. Durante la loro breve esistenza questi singolari enti possono compiere una bella dose di lavoro ; si pensi all’attrazione e alla repulsione elettrica, ai processi legati alle le varie forme di magnetismo, ecc.
Questi inusuali eventi subatomici diedero ai fisici una nuova prospettiva per comprendere lo spazio vuoto. Per Heinz Pagels della Rockfeller University, il vuoto assomiglia alla superficie dell’oceano : "Immaginate di sorvolare l’oceano con un jet. Da quel punto di osservazione ottimale, la superficie sembra perfettamente uniforme e vuota. Ma voi sapete che se foste su una barca, vedreste enormi onde tutt’attorno. Così si comporta il vuoto. Su grandi distanze - ovvero le distanze che noi sperimentiamo come esseri umani - lo spazio ci appare completamente vuoto. Ma se potessimo analizzarlo da molto vicino vedremmo tutte le particelle quantistiche entrare e uscire dal nulla ".
I fisici chiamano queste particelle "fluttuazioni nel vuoto". Il concetto sembra sfidare il buonsenso ma è perfettamente valido nell’ambito della Meccanica Quantistica. "Non c’è punto più fondamentale di questo", ha scritto John Wheeler, "lo spazio vuoto non è vuoto. In realtà è la regione dove avvengono i fenomeni fisici più violenti"."
Su questo argomento è stato pubblicato un bellissimo libro:"Il cantico dei quanti".
Purtroppo fuori produzione; oggi è introvabile.
E' un bel riassunto di ciò che è accaduto in un secolo, ha sconvolto la fisica ma ha anche posto le basi per provare a ragionare in modo complatamente nuovo(almeno per noi occidentali).
"Le grandi rivoluzioni della scienza sono spesso seguite da sconvolgimenti in campo filosofico e sociale. Le tesi di Copernico, ad esempio, il quale sosteneva che la Terra non occupava il centro dell’universo, innescarono un processo di sgretolamento di dogmi religiosi e filosofici che cambiarono profondamente la società europea degli inizi del Rinascimento. La teoria evoluzionistica di Darwin (secoli dopo), con la distruzione della credenza in uno stato biologico speciale degli esseri umani, produsse effetti simili. Le teorie di Einstein infine, con l’affermazione che "tutto è relativo", diedero una spallata definitiva ad un certo modo, "assolutistico", di intendere la scienza e la vita. Con questi presupposti, desta notevole stupore che la più grande rivoluzione scientifica di tutti i tempi sia passata per lo più inosservata agli occhi del grosso pubblico. E questo non già perché le sue implicazioni abbiano scarso interesse, ma perché queste implicazioni sono talmente sconvolgenti da risultare quasi incredibili persino per gli stessi scienziati che le concepirono. La rivoluzione di cui sto parlando si è consumata, nella sua fase più "cruenta", durante i primi trenta anni del nostro secolo ed è conosciuta col nome di Teoria Quantistica o Meccanica Quantistica.
Nata come tentativo di spiegare la fisica delle particelle elementari, la Teoria Quantistica in seguito crebbe sino ad incorporare gran parte della microfisica e parte della macrofisica. Oggi fra alterne vicende può dirsi (nella sua versione ortodossa) universalmente accettata. Sebbene attualmente nessuno dubiti della sua efficacia, ci sono ancora ampie schiere di studiosi che ne mettono in discussione le conseguenze, specie allorquando la si applica alla lettera.
Ma vediamo, a grandi linee, quali sono queste conseguenze :
- Non esiste una realtà obiettiva della materia, ma solo una realtà di volta in volta creata dalla presenza e dalle "osservazioni" dell’uomo.
- Non esiste un rapporto diretto tra causa ed effetto.
- E’ possibile che, in determinate condizioni, la materia possa "comunicare" a distanza o possa "scaturire" dal nulla.
- Lo stato oggettivo della materia, è caratterizzato da una sovrapposizione di più stati.
La conclusione più sconvolgente che si può trarre dalle "conseguenze" sopra elencate è senza dubbio quella che afferma che la realtà è tale solo se è presente l’uomo con le sue "osservazioni". A differenza delle precedenti rivoluzioni scientifiche, le quali avevano confinato l’umanità ai margini dell’universo, la Teoria Quantistica riporta l’uomo ("l’osservatore") al centro della scena. Alcuni eminenti scienziati si sono spinti a ipotizzare che la Teoria dei Quanti abbia perfino risolto l’enigma del rapporto tra Mente e Materia, asserendo che l’introduzione nei processi di misura quantistica dell’osservazione umana è un passo fondamentale per il costruirsi della realtà. Questa idea portata alle estreme conseguenze implica che
l’universo acquisisce un’esistenza concreta soltanto in conseguenza dell’essere percepito dall’uomo. L’uomo in definitiva "crea" la realtà oggettiva dell’universo, realtà oggettiva che è causa dell’umanità stessa.
UN GRANDE DIBATTITO
Seppur fortemente avversata sin dal suo apparire (Einstein per manifestare la sua contrarietà arrivò a coniare la frase "Dio non gioca a dadi"), la Meccanica Quantistica è oggi universalmente accettata. Essa, oltre spiegare processi a livello microscopico come la stabilità dell’atomo o processi macroscopici come la superconduttività, ha ottenuto recenti eclatanti conferme sperimentali : si pensi alla diseguaglianza di Bell. Ciononostante il grado di diffidenza nei confronti di questa materia - sempre in bilico tra Fisica e Metafisica - è rimasto alto. I suoi assunti, al limite dell’assurdo, mettono a dura prova le menti più aperte.
Anche nell’era dei computer superveloci, la Teoria Quantistica più che una scienza "accettata" si caratterizza per una scienza "subita". E sono soprattutto gli studiosi di microfisica, i quali ogni giorno hanno a che fare con i suoi assunti filosofici e con il suo formalismo matematico, che più soffrono questo stato di cose. Recentemente però, una agguerrita schiera di fisici la cui punta di diamante è rappresentata dall’inglese S.Hawking, è riuscita a rovesciare la situazione volgendo a loro favore proprio quelle "conseguenze" della Meccanica Quantistica che maggiormente rendevano perplessi i fisici atomici. In questo contesto Hawking crea una vera e propria disciplina scientifica ; la Cosmologia Quantistica, attraverso la quale molti misteri dell’universo trovano una razionale spiegazione. E questo, come detto, partendo proprio dagli assunti quantistici più "rivoluzionari". In questa nuova prospettiva trova coerente giustificazione la nascita dell’universo dal nulla.
La Fisica del Quanti, in effetti, prevede che in determinate condizioni la materia possa scaturire dal nulla. Questa non è fantascienza, ma scienza nel senso più alto del termine. E qui tornano alla mente le profetiche parole del grande W.Heisenberg quando affermava : "La più strana esperienza di quegli anni [1920 – 1930] fu che i paradossi della Teoria Quantistica non sparirono durante il processo di chiarificazione; al contrario, essi divennero ancora più marcati e più eccitanti ... ".
Sì, "eccitanti", è la parola giusta per definire il ventaglio di possibilità che allora si dischiudeva e che ancor oggi può dischiudersi affrontando senza condizionamenti la Teoria dei Quanti.
Una nuova interpretazione del principio quantistico denominato "Probabilismo", ad esempio, conferma il libero arbitrio. Una lettura a trecentosessanta gradi della diseguaglianza di Bell (diseguaglianza che dimostra la possibilità di azioni a distanza) prova che l’universo non può più essere considerato una mera collezione di oggetti, ma una inseparabile rete di modelli di energia vibrante, nei quali nessun componente ha realtà indipendente dal tutto. Persino i concetti teologici più consolidati, nella nuova prospettiva quantistica, possono essere più gli stessi.
La nascita dell’universo dal nulla e senza una precisa collocazione temporale apre inaspettati scenari. Hawking chiama questa origine del cosmo "creazione senza creazione". Occorre qui precisare che il fatto che non venga ipotizzata nessuna origine temporale non significa che l’universo debba avere un’età infinita. Il tempo in questo modello di cosmologico risulta "limitato" nel passato, ma come tale non ha un preciso confine.
Le implicazioni dell’universo di Hawking in campo religioso sono notevoli. Fino a quando per il cosmo poteva ipotizzarsi una qualche sorta di inizio o un qualche agente generatore di materia, si poteva anche pensare ad un creatore. Ma se l’universo può essere immaginato completamente autosufficiente quale posto può essere riservato ad una entità generatrice ? Alla domanda, di primo acchito, potrebbe rispondersi con un "nessuno" se non fosse per una piccola grande condizione imposta dalla "autocoerenza fisica" e cioè ogni processo fisico "organizzato" deve avere, a monte, delle leggi che lo governano. In altre parole i processi quantistici che, fuori dal tempo e nello spazio vuoto, permettono si generi materia, non possono prescindere da "qualcosa" che ne regoli le dinamiche.
La religione uscita dalla porta rientra così dalla finestra ...
IL PROBABILISMO E L’ACAUSALITA’
All’inizio del ventesimo secolo, i fisici ritenevano che tutti i processi dell’universo fossero perfettamente calcolabili purché si avessero a disposizione dati di partenza sufficientemente precisi. Questa filosofia deterministica aveva preso le mosse due secoli prima quando Newton, con la sua legge di gravitazione universale, era riuscito a descrivere le orbite dei pianeti. In un sol colpo lo scienziato inglese aveva dimostrato che una mela che cade da un albero e un corpo celeste che si muove nello spazio, sono governati dalla stessa legge : l’universo ticchettava come un gigantesco orologio perfettamente regolato.
Ma in concomitanza con la fine dell’epoca vittoriana, quella presuntuosa sicurezza svanì ; avvenne nel momento in cui i fisici tentarono di applicare quelle leggi meccanicistiche al comportamento del mondo atomico. In quel minuscolo regno, gli eventi non fluiscono armonicamente e gradualmente con il tempo, ma si modificano in modo brusco e discontinuo. Gli atomi riescono ad assorbire o liberare energia solo in forma di pacchetti discreti chiamati Quanti (da qui il termine Meccanica Quantistica). A questo livello la natura non funziona più come una macchina, ma come un gioco di probabilità. Nei primi decenni del nostro secolo lo scienziato danese Niels Bohr scoprì che le particelle atomiche si comportavano in modo molto meno prevedibile che non gli oggetti ordinari come le matite o le palle da tennis. Le parole "sempre" e "mai", di cui si faceva largo uso per i processi del mondo macroscopico, dovettero essere rimpiazzate dai termini "spesso" e "raramente". Non si poteva dare più nulla per scontato.
Elementi come le orbite percorse dagli elettroni attorno al nucleo, non potevano più essere definite con precisione. Anche il "quid" che ad un certo punto induceva l’atomo radioattivo alla disintegrazione doveva sottostare alle leggi della probabilità.
Il fisico italiano Franco Selleri nel suo libro "La Causalità Impossibile" spiega bene la situazione e le conseguenze delle idee introdotte dalla Teoria dei Quanti. Egli scrive :
"Il problema che risulta molto naturale porsi è quello di capire le cause che determinano le differenti vite individuali dei neutroni [liberi]. Lo stesso problema si pone per ogni tipo di sistema instabile come atomi eccitati [...]. L’interpretazione di Copenhagen [quella della Meccanica Quantistica ortodossa] della teoria dei quanti non solo non fornisce alcuna conoscenza di queste cause, ma accetta esplicitamente una filosofia acausale secondo la quale ogni processo di disintegrazione di un sistema instabile ha una natura assolutamente spontanea che non ammette una spiegazione in termini causali. Secondo tale linea di pensiero il problema delle diverse vite individuali dei sistemi instabili dovrebbe necessariamente restare privo di risposta e dovrebbe anzi essere considerato un problema non scientifico".
IL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE E LE FLUTTUAZIONI NEL VUOTO
Nel 1927 il fisico tedesco Werner Heisenberg scoprì che la natura probabilistica delle leggi della Meccanica Quantistica poneva grossi limiti al nostro grado di conoscenza di un sistema atomico. Normalmente ci si aspetta che lo stato di una microparticella in movimento (consideriamo ad esempio un elettrone in rotazione attorno al nucleo) sia caratterizzata completamente ricorrendo a due parametri : velocità e posizione. Heisenberg postulò invece, che a un certo livello queste quantità sarebbero dovute rimanere sempre indefinite. Tale limitazione prese il nome di Principio di Indeterminazione. Questo principio afferma che maggiore è l’accuratezza nel determinare la posizione di un particella, minore è la precisione con la quale si può accertarne la velocità e viceversa. Quando si pensa all’apparecchiatura necessaria per eseguire le misurazioni, questa indeterminazione risulta intuitiva. I dispositivi di rilevazione sono così grandi rispetto alle dimensioni di una particella che la misurazione di un parametro come la posizione è destinato a modificare anche la velocità. Occorre sottolineare però che le limitazioni in parola, non derivano (oggettivamente) solo dalla interazione tra mondo microscopico e mondo macroscopico, ma sono proprietà intrinseche della materia. In nessun senso si può ritenere che una microparticella possieda in un dato istante una posizione e una velocità. Queste sono, seguendo Heisenberg, caratteristiche incompatibili; quale delle due si manifesti con maggior precisione dipende solo dal tipo di misurazione che lo sperimentatore ("l’osservatore") decide di effettuare. E qui ci si imbatte nella più straordinaria novità introdotta dalla Fisica Quantistica ; ovvero la dipendenza della realtà obiettiva del mondo atomico (mondo che, non dimentichiamolo, è alla base di ogni cosa nell’universo) rispetto alle "scelte" effettuate da colui che si trova davanti all’apparecchiatura di misura. Se lo sperimentatore decide di rilevare la posizione di una particella questa cesserà (letteralmente) di "esistere" nella dimensione "velocità" e viceversa. Per gli scienziati adusi a concepire l’universo oggettivo della materia indipendentemente dall’uomo, oppure abituati a calcolare contemporaneamente e con precisione millimetrica velocità e posizioni dei più disparati oggetti, queste nuove idee rappresentano una vera e propria rivoluzione.
Oltre alla posizione e alla velocità delle particelle, il Principio di Indeterminazione di Heisenberg pone limiti anche alla misura simultanea di parametri come l’energia e il tempo. Questo comporta che per periodi brevissimi la legge di conservazione dell’energia subisce una sospensione. Nel mondo di tutti i giorni, materia ed energia non si creano e non si distruggono cambiano solo di stato. La benzina non si materializza nei nostri serbatoi, e quando si brucia un litro di carburante si finisce per ottenere una quantità di "potenza" e di scorie che equivalgono esattamente a un litro di benzina. Ma su scala atomica, le cose non vanno così. Il piccolissimo grado di indeterminazione esistente tra i vari livelli di energia e tempo, provoca (per intervalli brevissimi), fluttuazioni nell’energia del sistema. Per tempi che si aggirano intorno al miliardesimo di trilionesimo di secondo un elettrone ed il suo compagno di antimateria - il positrone - possono emergere improvvisamente dal nulla, congiungersi e quindi svanire. Questa è più di una semplice ipotesi; gli effetti di questi comportamenti spontanei di creazione e annullamento sono stati misurati in laboratorio in preciso accordo col Principio di Indeterminazione. E non si creda che la fugace vita di queste particelle non abbia senso o conduca a nulla. Durante la loro breve esistenza questi singolari enti possono compiere una bella dose di lavoro ; si pensi all’attrazione e alla repulsione elettrica, ai processi legati alle le varie forme di magnetismo, ecc.
Questi inusuali eventi subatomici diedero ai fisici una nuova prospettiva per comprendere lo spazio vuoto. Per Heinz Pagels della Rockfeller University, il vuoto assomiglia alla superficie dell’oceano : "Immaginate di sorvolare l’oceano con un jet. Da quel punto di osservazione ottimale, la superficie sembra perfettamente uniforme e vuota. Ma voi sapete che se foste su una barca, vedreste enormi onde tutt’attorno. Così si comporta il vuoto. Su grandi distanze - ovvero le distanze che noi sperimentiamo come esseri umani - lo spazio ci appare completamente vuoto. Ma se potessimo analizzarlo da molto vicino vedremmo tutte le particelle quantistiche entrare e uscire dal nulla ".
I fisici chiamano queste particelle "fluttuazioni nel vuoto". Il concetto sembra sfidare il buonsenso ma è perfettamente valido nell’ambito della Meccanica Quantistica. "Non c’è punto più fondamentale di questo", ha scritto John Wheeler, "lo spazio vuoto non è vuoto. In realtà è la regione dove avvengono i fenomeni fisici più violenti"."
Su questo argomento è stato pubblicato un bellissimo libro:"Il cantico dei quanti".
Purtroppo fuori produzione; oggi è introvabile.
