Un diverso linguaggio per il mondo subatomico?

Ciò che avviene nell’infinitamente piccolo (particelle subatomiche) lascia l’uomo senza fiato. Eppure la realtà intorno a noi sembra così diversa da quella descritta dalla fisica quantistica. Come nella fiaba di Lewis Carroll “Alice nel Paese delle Meraviglie” tutto sembra disobbedire alle leggi del mondo in cui viviamo e la realtà appare come ridisegnata dal Cappellaio Matto e dagli altri personaggi.

«“Chi sei tu?” disse il Bruco. Alice replicò “Io lo so a malapena giusto ora, ma è un attimo. So chi ero quando mi sono alzata questa mattina, ma penso di essere stata cambiata talmente tante volte da allora […]  sono dispiaciuta di non poter essere più chiara. Ma non so cosa mi stia accadendo, e cambiare molte taglie in un giorno confonde molto”».

Oppure: «Alice: “Per quanto tempo è per sempre?” Bianconiglio: “A volte, solo un secondo“».

Le leggi fondamentali della fisica classica vengono sovvertite. Nel mondo macroscopico tutto sembra essere lineare (per andare da A a B percorriamo senza soluzione di continuità ciascun punto che li separa), causale (c’è sempre un nesso di causa/effetto tra due fenomeni correlati), locale (oggetti distanti non possono avere influenza istantanea l’uno sull’altro), deterministico (si può sempre conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di un oggetto) e così via. Sono leggi che hanno accompagnato l’uomo per millenni e che ne hanno conseguentemente determinato e influenzato il pensiero scientifico deduttivo.

Tuttavia, nella realtà quantistica tutto ciò viene contraddetto. Si riportano di seguito alcuni esempi sul diverso comportamento del mondo delle particelle con riferimento alle quattro principali proprietà caratteristiche:

  • Non-linearità: un elettrone che compie una transizione da un potenziale energetico a un altro, non percorre tutti i punti che li separano, ma esegue un “salto quantico” istantaneo tra i due livelli (assorbendo o cedendo un fotone di energia) senza assumere valori di energia intermedi;
  • Non-causalità e Indeterminazione: il principio di Heisenberg introduce l’indeterminazione, mostrando come non sia possibile conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella. Le condizioni di un sistema quantistico, successive a un’interferenza con un sistema di misura, non possono essere previste con precisione. I valori di una grandezza osservabile saranno ottenuti non deterministicamente secondo una distribuzione di probabilità che è univocamente individuata dallo stato del sistema;
  • Non-località: il fenomeno dell‘entanglement quantistico ci dimostra come due particelle “entangled” possano reagire istantaneamente anche se portate a grandi distanze fra loro.

In altri termini, le particelle elementari costituiscono il mondo reale sotto i nostri occhi eppure le leggi che ne governano l’esistenza appaiono in grande contrasto con quelle dei corpi materiali da esse costituiti.

Freeman Dyson

L’uomo sembra dover rinunciare alla speranza di conoscenza certa del mondo basata sulle cosiddette scienze esatte. L’universo appare come un qualcosa del tutto indeterminato e indeterminabile, sì da richiamare alla mente le espressioni con cui veniva nominato nelle religioni tradizionali.

Potrebbe trattarsi soltanto di un problema di natura epistemologica? Il mondo subatomico si esprime evidentemente con un linguaggio completamente diverso da quello che siamo abituati a usare in ambito scientifico. Si è cercato di rappresentare i sorprendenti fenomeni della fisica quantistica mediante le regole matematiche e logiche usate da sempre. Tuttavia alla fine le formule e ipotesi speculative hanno portato solo a convenzioni, indeterminazione, probabilità.

Il grande fisico inglese Freeman Dyson, noto per il suo grande lavoro di sviluppo dell’elettrodinamica quantistica, racconta che i suoi studenti generalmente arrivano alla comprensione della meccanica quantistica dopo una prima fase di confusione e sconcerto. “Le difficoltà che sembravano così insormontabili, svaniscono misteriosamente. Ciò che accade è che [gli studenti] imparano a pensare direttamente e inconsciamente nel linguaggio della fisica quantistica. Hanno rinunciato a cercare di spiegare ogni cosa nei termini dei concetti classici”.[i]

In altre parole potremmo chiederci se non abbiamo forse usato un linguaggio improprio per descrivere una realtà che eccede le nostre attuali capacità di comprensione e di definizione. Sarà mai possibile giungere a una teoria unificatrice che descriva nella sua totalità il comportamento fisico del mondo subatomico, di quello macroscopico e di quello cosmo­logico?

Possiamo per il momento costatare che proprio la fisica quantistica ha aperto al mondo scientifico la questione dell’osservazione e del livello di realtà connesso con la stessa: ciò che spesso sembra impossibile e incongruente, è invece ammesso e non contraddittorio se osservato da una diversa prospettiva.

Un singolo livello di realtà può solo creare opposizioni antagoniste.

 

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[i] F. Dyson, From Eros to Gaia, Penguin Books, Londra 1992, p.105

4 pensieri riguardo “Un diverso linguaggio per il mondo subatomico?

  • 23 Settembre 2020 in 9:36
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    Salve Fabio,
    Leggo sempre i tuoi articoli che hanno sempre il pregio di essere comprensibili anche dai “non addetti ai lavori” e lasciano sempre il desiderio di ampliare i propri orizzonti…
    Grazie

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    • 23 Settembre 2020 in 10:45
      Permalink

      Grazie mille!

      Rispondi

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