Che cos’è la realtà?

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Pubblichiamo un quasi dimenticato – ma veramente interessante – resoconto scritto di una conferenza del Meeting di Rimini del 1988. Un dialogo tra scienziati su “cosa sia la realtà”. Tra i partecipanti il fisico benedettino Stanley Jaki, di cui abbiamo già pubblicato alcuni contenuti. Grassettature e sottolineature nostre [RS].

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Lunedì 22 agosto 1988, ore 17, Rimini.

Che cos’è la realtà?

Partecipavano:

Dipankar Home

ricercatore presso il Bose Institute di Calcutta

Stanley Jaki

docente di Fisica presso la Seaton Hall University del New Jersey

Franco Selleri

docente di fisica teorica presso l’Università di Bari

Conduceva l’incontro:

Pier Alberto Bertazzi.

Abstract:

La meccanica quantistica presenta difficoltà di comprensione della realtà che sono superabili solo oltrepassando la meccanica quantistica stessa. I tre interventi delineano la necessità di tale superamento e propongono una ipotesi di lavoro per il futuro della ricerca fisica.

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D. Home:

Vi parlerò di alcuni dei problemi filosofici della fisica di base in quanto si riferiscono alla meccanica quantistica e alla questione della realtà. La meccanica quantistica rappresenta una teoria fisica nuova estremamente importante, che ha cambiato la nostra visione del mondo e la nostra visione della realtà fisica. Cercherò di spiegare in un modo più semplice che cosa significa realmente tale cambiamento. Prima della meccanica quantistica noi conoscevamo la fisica e come sapevamo, si basava sulla legge del movimento di Newton e quella che è stata chiamata la fisica classica. Nella fisica classica si può descrivere il comportamento di tutti i vari oggetti attraverso leggi che descrivono esattamente il loro comportamento: per esempio, si conosce la posizione iniziale e la velocità di una pallina, si può prevedere esattamente quale può essere la posizione o la velocità successiva in qualunque momento nel tempo. Di conseguenza tutte le varie cose possono essere calcolate e misurate in modo esatto e definito, nella fisica classica. La fisica classica si è dimostrata valida per tutti quei corpi che noi conosciamo: per esempio, in questo auditorium tutte le cose che vediamo – le tavole, le seggiole, questi microfoni, ogni cosa – ricadono sotto la legge della fisica classica. Tuttavia le cose di cui sono fatti (per esempio questa cosa che ho in mano è fatta di atomi e molecole, quindi questi atomi e queste molecole individuali costituiscono questi oggetti che noi tutti vediamo in questo auditorium) seguono delle leggi che sono totalmente differenti dalle leggi comuni e ordinarie della fisica classica, o leggi di Newton. Tali leggi costituiscono la base di quello che noi chiamiamo la meccanica quantistica. Per quanto riguarda la nozione della realtà, nozione che noi conosciamo, che ci è famigliare nella fisica classica, partiamo, dal concetto che qualunque oggetto abbia sempre dei valori netti, ben definiti per tutti i suoi attributi fisici e questo in qualunque momento del tempo. È, in teoria, possibile prevedere dei cambiamenti nei valori degli attributi fisici di tali tipi di oggetti. Questo è valido per tutti gli oggetti che noi conosciamo, tuttavia la meccanica quantistica ha a che fare e tratta quelle che noi chiamiamo le entità microfisiche, cioè oggetti come, per esempio, i protoni, gli elettroni o le particelle subatomiche, oggetti estremamente piccoli che chiamiamo “oggetti fisici microscopici”. Per questi oggetti fisici microscopici, la meccanica quantistica specifica che anche a livello di teoria non si può presupporre che esistano dei valori netti di attributi fisici in qualunque momento del tempo. Per esempio, se avete un elettrone e se non fate nessuna misurazione, se lo lasciate libero all’interno di un atomo, la meccanica quantistica non ci permette, neanche in teoria, di parlare di valori specifici riguardanti la sua posizione, la sua velocità o altri attributi. Di conseguenza questa è una dicotomia molto netta. Quando arriviamo ad una pallina da biliardo, si può associare a questa dei valori specifici di posizione, di velocità o la direzione verso cui la pallina del biliardo va, ma quando abbiamo a che fare con elettroni, o atomi o particelle subatomiche, a questo punto è impossibile specificare gli attributi individuali fisici e descriverne la traiettoria. Questo rappresenta una separazione concettuale netta tra la descrizione della realtà a livello microscopico e la descrizione fatta invece a livello macroscopico. Questa è l’essenza di tutti i problemi filosofici che nascono dalla meccanica quantistica. Ora, questi problemi esistono perché la meccanica quantistica, come si è determinata oggi, non ci dà una ricetta o una regola generale su come passare da questa descrizione microscopica alla descrizione macroscopica. Per avere una visione globale veramente coerente, è necessario disporre di una ricetta, di una regola uniforme globale, un modo uniforme di guardare la realtà. Il modo normale in cui si considera la fisica oggi, non ci dà nessuna legge uniforme per esaminare e guardare a queste realtà fisiche. A livello microfisico, abbiamo il concetto della realtà quantistica: ciò significa che quest’oggetto fisico non può essere separato, scisso, né può essere considerato come avente dei valori, attributi specifici fisici, poiché non sono misurati, mentre nel mondo macroscopico noi sappiamo che un oggetto, anche se non lo guardiamo, dispone di proprietà fisiche ben nette, ben definite, le sue. C’è una frase molto nota di Einstein che dice che la luna ha la stessa luminosità, la stessa bellezza, anche se nessuno la guarda. La luna è un oggetto classico, è un oggetto macrofisico, tuttavia quando arriviamo ad esaminare un elettrone, un oggetto microfisico, allora un fisico quantistico potrebbe dire che un elettrone non ha nessuna posizione, non ha nessuna velocità, nessun attributo fisico associato a se stesso quando nessuno lo sta esaminando. Senza alcun dubbio l’esperienza della realtà, quella esperienza che noi abbiamo fatto degli oggetti macrofisici, rappresenta un fatto della natura. Questo è il problema con la teoria quantistica: non può ridurre a questo livello descrittivo della realtà, quegli oggetti che si trovano ad un livello microscopico. Vi sono molti problemi tecnici che appaiono nel processo che vogliamo seguire, cominciando dalla meccanica quantistica e arrivando a dare una descrizione coerente della realtà a livello microscopico. Questa rappresenta una crisi importante della realtà fisica. Abbiamo due possibilità, due descrizioni che non sono compatibili l’una con l’altra, di conseguenza qualunque nuovo sviluppo significativo nella fisica, dovrà tentare di risolvere tale problema. Vorrei dare due esempi per mostrare quanto grave possa essere tale problema, in particolare se vogliamo considerare la visione del mondo che ci presenta la meccanica quantistica. Supponiamo che disponiamo di una macchina, una macchina che spara, che butta fuori due palline, una nera ed una bianca e queste due palline vengono emesse, sparate in due direzioni: sappiamo che la macchina è costruita in tal modo che la pallina nera va verso destra e la bianca va verso sinistra. La macchina viene posta in una sala scura: si può fare apparire una luce su qualunque lato della stanza in qualunque momento. Se si conosce la costruzione della macchina e se si fa accendere una luce sul lato destro e si vede una pallina nera, allora si può sapere che la pallina sull’altro lato, che viene emessa allo stesso tempo della pallina nera, deve essere una pallina bianca perché tutte le palline vengono sparate in coppie. Ma facendo qualunque cosa sulla pallina di destra, non si può cambiare il colore della pallina di sinistra, perché il colore della pallina è una proprietà, una proprietà intrinseca o caratteristica, specifica della pallina stessa indipendente da chi o come la si guardi. Se invece vogliamo applicare la meccanica quantistica e si pensa ad un esempio simile con due particelle subatomiche, come per esempio due elettroni, allora è possibile avere una situazione in cui, facendo delle misure su un lato per una tale coppia di particelle che sono separate, una cambia, (cioè la teoria quantistica predice che si cambi lo stato dell’altra particella), di conseguenza la realtà dello stato di una particella, sembra essere dipendente da quanto viene fatto sull’altro partner della coppia, partner che è separato e a distanza. Cosa accade realmente, come la misurazione su questa specifica particella può influenzare il suo partner sull’altro lato? Questo problema rimane per il momento insoluto nella meccanica quantistica. Si tratta di un paradosso molto acuto che non è ancora stato risolto. La maggior parte dei fisici hanno seguito una tradizione (la maggior parte dei fisici sono molto conservatori e tendono a evitare questi problemi filosofici), e hanno detto che la meccanica quantistica ci dà semplicemente una serie di regole matematiche per poter prevedere delle cose ad un livello statistico e ci dovremo accontentare di questo senza porci ulteriori domande sulla realtà, quando abbiamo a che fare con situazioni problematiche. Questo, dal mio punto di vista, è un atteggiamento reazionario naturalmente vi sono anche gruppi di fisici che lavorano, invece, su questo problema e attraverso i loro sforzi si spera che in futuro potremo raggiungere una comprensione molto più profonda della realtà anche nel campo della fisica quantistica estendendo il quadro di riferimento e modificando l’interpretazione della meccanica quantistica. Infine, mi domando se la lezione ultima della crisi della realtà nella fisica, non sia proprio il fatto che in ultima analisi dovremo andare oltre, al di là della meccanica quantistica e dovremo cercare di dare una spiegazione più uniforme, più coerente del mondo fisico che possa veramente inglobare sia il livello microfisico, che macrofisico. Infine vorrei citare una volta ancora Robert Frost. “Noi balliamo intorno ad un anello e presupponiamo, ma il segreto si trova al centro dell’anello e il segreto sa e noi fisici continueremo a cercare di capire, di sapere, di conoscere questo segreto”.

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S. Jaki:

Signore e signori, questo congresso è qui riunito per promuovere l’amicizia tra le nazioni del mondo, agitato da tensioni e conflitti. Nella ricerca, per trovare i modi per comporre queste tensioni, bisogna sempre cercare dei principi che vengono accettati comunemente nel nostro mondo, nel tardo Ventesimo secolo: nessun riferimento viene così largamente accettato come quello che viene fornito dalla scienza. Ma oggi, naturalmente, la forma più spettacolare della scienza, è quella della meccanica quantistica. Da sola può riguardare e studiare interazioni tra i componenti fondamentali della materia: nel campo ampio delle particelle fondamentali e in quello della biologia molecolare. La meccanica quantistica, di per sé, può studiare le fasi iniziali dell’universo. Di norma si ritiene che la validità della meccanica quantistica debba, in primo luogo, essere estesa alla gravità. Fino ad adesso questo è stato appannaggio esclusivo della relatività generale, cosicché anche le fasi principali dell’universo, che vengono prima del tempo di Plank, oppure successivamente, possono essere oggetto di studi. Di norma si crede che la meccanica quantistica ci abbia dato una comprensione radicalmente nuova della realtà fisica. In base a questa nuova visione, la realtà fisica non è strettamente di natura deterministica bensì piuttosto docile, morbida, non è monolitica, ma ha sfaccettature di natura complementare, e invece di essere radicalmente di natura impersonale è invece strettamente compattata e collegata con la persona che, mediante le sue personali osservazioni, modifica costantemente e anzi, addirittura, produce nuove forme di realtà. Proprio perché un quadro di questo tipo della realtà fisica sembra essere benché più di natura puramente quantitativa, si addice a coloro che sono dell’opinione, tra l’altro a giusto titolo penso, che la pace, l’amicizia tra le nazioni sia qualcosa di più di una mera procedura quantitativa, come, per es., una maggior distribuzione più paritetica di alimenti, di altre risorse materiali e una ritrascrizione più equa, diciamo, dei confini nazionali. Infatti noi siamo tentati di pensare che se l’entità fisica o materiale si conciliasse, allora la realtà sociale potrebbe essere meglio compresa in termini di compromessi, piuttosto che di pretese o di affermazioni assolutistiche, oppure di verità, di assiomi assoluti. Queste affermazione, ci chiediamo, non sono forse la fonte del seme della discordia, dei conflitti, delle guerre? Forse non siamo indotti a pensare che mediante la meccanica quantistica abbiamo una filosofia a portata di mano, proprio abbraccia tutte le basi fondamentali dell’esistenza materiale, come pure quella della realtà sociale ed individuale? Ma ancora ci chiediamo se questo nuovo quadro della realtà, una realtà che si presenta morbida, conciliatoria e personale, può veramente fornire una base sicura per la pace e per l’amicizia. Come qualunque pittore, bravo sa perfettamente, diversi strati di pittura devono essere ben distribuiti sulla tela prima che i toni e i colori finali possano essere aggiunti a questa tela. Ma allora quali sono questi strati che sottendono la docilità, la morbidità, che stanno dietro questa complementarità? Prima di avere accesso a questo strato fondamentale vorrei osservare che la mancanza di rigidità, quindi la morbidezza, la complementarità, il personalismo sono dei concetti più filosofici che scientifici. Questo non lo dico, è naturale, per suggerire una opposizione radicale tra la filosofia e la scienza, non di meno, anche se non in conflitto, questi due concetti, la scienza e la filosofia, devono essere viste come due entità separate. Se da un lato molti, sono sicuro, non ammetterebbero che la filosofia guarda la realtà in quanto tale, molti, ciò non di meno, concederebbero il fatto che la scienza, la scienza esatta o la fisica, riguarda gli aspetti quantitativi della realtà. La ragione è che una fisica è tanto più efficace, quanto più la matematica gioca un ruolo importante. Se da un lato tutto ciò è ben consolidato e noto, meno nota è la differenza che contraddistingue la meccanica quantistica, come scienza, e la filosofia di essa tributaria. Le proprietà più salienti della meccanica quantistica come scienza, sono le seguenti. Anzitutto stabilire un limite rigido nella divisibilità dell’energia o della materia, limite che è incorporato nel quantum di Plank. Conseguenza di questo è la proprietà secondaria, cioè il limite stabilito alla precisione delle misurazioni. La terza proprietà: dato che le funzioni di base, cioè l’equazione di Schrödinger la matrice di Heisenberg, sono equivalenti ad una funzione di probabilità, nessuna operazione maccanico-quantistica può riferirsi o correlarsi ad un evento singolo. Giacché tutte queste operazioni devono correlarsi ad un gruppo di eventi analoghi, possono produrre soltanto medie statistiche. La quarta proprietà è quella del principio della complementarità, che esprime il fatto che la meccanica quantistica si converte in meccanica newtoniana laddove le misurazioni fanno riferimento a molte interazioni analoghe, o laddove le rilevazioni hanno, come oggetti, degli enti o dei corpi interagenti, la cui dimensione supera, e di gran misura, le dimensioni atomiche. Di questi quattro principi forse il meglio noto è il secondo, anche definito “Principio di incertezza (indeterminazione) di Heisenberg” , ed è proprio sulla base di questo principio, che è cresciuta tutta la filosofia della meccanica quantistica, se vogliamo, la sua interpretazione di Copenaghen. Fin dall’inizio, cioè intorno al 1927, questa filosofia ha avuto ampia dovizia di tempo, per consentire che la sua logica e i suoi assunti di base si sviluppassero appieno, il che gli permise di avere un respiro cosmico. Il presupposto fondamentale è l’induzione, o la conclusione seguente di natura fallace: “Un’interazione che non può essere misurata con esattezza, non può verificarsi in maniera esatta”. L’induzione o la illazione è fallace, e questo per due motivazioni. Anzitutto in questa induzione la parola viene intesa in un senso di natura non solo operativo ma ontologico. La seconda motivazione è che questa conclusione, questa illazione, trasforma la casualità ontologica in una funzione di misurabilità esatta. Ed è proprio alla luce di questa fallacia che Heisenberg ha misurato, nel 1927, la abolizione della casualità ontologica, e lo ha fatto in un lavoro in cui ha formulato il “Principio di incertezza”. Ora l’ontologia riguarda l’essere in quanto tale, oppure la realtà in quanto tale, fisica e non fisica, materiale e non materiale. La meccanica quantistica, come fisica, non ha niente a che vedere con la realtà in quanto tale non più di quanto abbia la meccanica newtoniana. La validità o l’applicabilità di tutte e due le meccaniche è limitata alle proprietà quantitative degli esseri materiali che già esistono. La differenza tra le due meccaniche è che la meccanica newtoniana, in principio, si riferisce e studia le proprietà quantitative delle interazioni individuali, e presume la loro misurabilità con la massima esattezza quantitativa. Invece la meccanica quantistica si riferisce soltanto a insiemi di interazioni, ci dà dei valori di medie e comporta la possibilità di avere una precisione quantitativa perfetta. Non esiste nessuna minaccia che può essere posta alla stabilità, se non quella di giocare un gioco irresponsabile con la realtà. Parole come armonia, personalismo anche se arrivano sotto le mentite spoglie pseudoscientifiche non possono sostituirsi al rispetto per la realtà. Dato che la filosofia di moda della meccanica quantistica mette in pregiudizio e in pericolo questo tipo di rispetto, coloro che desiderano veramente promuovere l’amicizia tra i popoli devono cercare altrove una guida. Niente può aiutare più queste persone di principi che vengono consolidati e provati, come, per esempio, “Opus justitiae est pax”. La giustizia è tale se non è una questione di ambizioni personali, bensì di regole obiettive.

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F. Selleri:

Dopo due oratori che hanno parlato di meccanica quantistica anch’io dovrò farlo, quindi molti si chiederanno perché questa teoria viene di continuo richiamata e perché gli oratori ritengono così importante affrontarla. Io vorrei subito dire che si tratta della teoria più importante, probabilmente, della scienza moderna e che ha avuto dei successi straordinari: tutti i fisici attivi la usano e continuano a trarne delle predizioni corrette. Si tratta di una splendida teoria dal punto di vista dei successi ottenuti e naturalmente sarebbe follia disfarsene o volerla ignorare. La meccanica quantistica, nata da un atteggiamento dei fisici che l’hanno creata, faceva riferimento a tre principi. In primo luogo affermava che è impossibile conoscere la realtà materiale in termini corretti, e cioè così come essa è. In secondo luogo nasceva dalla tendenza a rinunciare a legami causali. Noi tutti pensiamo che quando accade qualcosa nella nostra vita o nella realtà che ci circonda ciò abbia una causa; per esempio se uno ha successo in un esame è perché ha studiato bene, la causa del successo è lo studio, o se uno cade la causa può essere una buccia di banana o un altro ostacolo. Quindi la descrizione causale ci è molto familiare, la usiamo di continuo nella nostra vita quotidiana: la meccanica quantistica è la prima teoria scientifica che nasce negando la validità del “Principio di causalità”. La terza presa di posizione negativa riguarda la stessa esistenza di una realtà materiale indipendente dall’uomo. Questa teoria afferma che la realtà non esiste, o per lo meno che è meglio non parlarne, che è proibito far riferimento ad essa (la situazione è un po’ più complicata ma sono sicuro di non falsare il discorso). Dunque abbiamo una teoria di grande successo che commette agli occhi del fisico dell’Ottocento dei peccati tremendi, perché rinuncia alla comprensibilità, alla causalità e alla realtà. Cosa altro resta, si può chiedere? Resta una impalcatura di formule matematiche, uno schema astratto, che quando viene applicato funziona molto bene. C’è tutto un processo storico che porta alla formazione della teoria della meccanica quantistica: nasce in un periodo in cui il positivismo è particolarmente forte (si va dal positivismo machiano, della fine del secolo scorso, inizio di questo secolo, al neopositivismo viennese dell’inizio degli anni Trenta) e non è un caso perché il positivismo è quella filosofia che ha convinto l’intera cultura mondiale del nostro secolo che l’idea di una realtà esterna all’uomo è metafisica. Questa è la grande invettiva che è stata lanciata contro il concetto di realtà. La metafisica, sarebbe qualcosa che va al di là della fisica, qualcosa che è rimosso, che è come se non ci fosse, non si può dimostrare che c’è, insomma. Questo, per un’idea scientifica quale dovrebbe essere l’idea della realtà, è una condanna terrificante, l’idea che sia metafisica è come dire che per il fisico non c’è. Noi viviamo in un secolo che è stato lungamente condizionato, e ancora adesso maggioritariamente lo è, dall’idea metafisica. Ho fatto questa premessa perché voglio dire che forse, finalmente, cominciamo a vedere la soluzione di questo problema con gli sviluppi della fisica fondamentale contemporanea, che partono dal 1935 con un famoso lavoro di Einstein-Podoski-Rosen, e che hanno un momento di maggior sviluppo trent’anni dopo, cioè nel 1965, con il lavoro di un fisico irlandese, John Bell. Questi sviluppi moderni restituiscono all’idea di una realtà esterna all’uomo, la sua fisicità. Perché? È facile da capire anche se io non posso dare dimostrazioni delle cose che dico. È stato possibile dimostrare, badate bene, che esiste una quantità misurabile (concretamente, in laboratorio la si può misurare), che vale numericamente, necessariamente, non più di due (2); pensate alla diseguaglianza (b è la quantità misurabile, la lettera b è stata scelta in onore di Bell) b > 2 o b = 2 (b minore o uguale a due). Questa diseguaglianza è una conseguenza del Postulato di realtà separabile. Cosa vuol dire realtà separabile lo ha già detto il dottor Home (se abbiamo due oggetti, se possiamo pensare che ciascuno dei due esista indipendentemente dall’altro, con precisione sempre maggiore quanto maggiore è la distanza che li separa, tutte le conoscenze scientifiche mostrerebbero, tranne la meccanica quantistica, che questa affermazione è vera, cioè che gli oggetti esistono indipendentemente l’uno dall’altro tanto più sono lontani. Se porto molto lontano la penna dal piattino e poi distruggo quel piattino la penna resta inalterata, cioè la sua realtà è indipendente da ciò che accade all’altro oggetto). Questa è l’idea della realtà separabile, è banale vero? Bene, questa idea porta alla diseguaglianza che dicevo prima, b minore o uguale a due? La cosa è semplicissima: la teoria esistente, cioè la meccanica quantistica prevede che la stessa identica grandezza b abbia il valore numerico 2,8. Quindi, abbiamo una splendida teoria scientifica che funziona benissimo, che predice b = 2,8. Abbiamo un’idea fisica, cioè la realtà separabile che da sola, indipendentemente da ogni teoria, predice b minore o uguale a due. Dunque l’idea di realtà separabile è incompatibile a livello sperimentale, a livello empirico con la meccanica quantistica, cioè con la teoria esistente. È impossibile mettere assieme la teoria esistente, la meccanica quantistica e il concetto di realtà separabile. Una delle due è necessariamente sbagliata: o bisogna cambiare tutta la teoria fisica o bisogna rinunciare all’idea di realtà separabile. Ecco dunque perché dicevo che l’idea di realtà ultimamente è stata tolta dal limbo delle idee metafisiche, ed è diventata un’idea pienamente fisica, cioè soddisfa a criteri di fisicità. Poiché possiamo fare un esperimento e dimostrare, per es., che b è superiore a due, abbiamo distrutto per sempre, nel futuro dell’umanità l’idea della realtà separabile. Allora, direte voi, la situazione è piuttosto semplice. Siccome per la prima volta l’ipotesi b minore o uguale a due è venuta fuori nel ’65, molti penseranno che gli esperimenti sono già stati fati. La realtà è molto più complicata, in sostanza nessun esperimento decisivo è stato ancora fatto, anche se ci sono proposte interessanti, che vanno in questo senso, (per es., alcune fatte dal Dottor Dipankar Home). Anzi quello che accade, e questo mi porta alla seconda parte del mio brevissimo intervento, non è uno scatenarsi delle curiosità scientifiche in attività di laboratorio, che permettano di decidere fra b minore o uguale a due e b = 2,8, ma c’è una strana atmosfera tra i fisici, che più si rendono conto del problema più, mi sembra, tentano di risolverlo politicamente o filosoficamente, cioè cercano di non risolverlo: la politica dello struzzo prevale nell’ultimo decennio fra i fisici rispetto a questo problema (del paradosso di Einstein-Podoski-Rosen). L’idea di evadere una questione di questa importanza, è un’idea che fa a pugni con la definizione stessa di scienza. Potete immaginare che se accade qualcosa del genere ci deve essere all’interno del mondo della scienza anche una certa paura della verità, il timore che andando fino in fondo in questo problema salti per aria la meccanica quantistica, cioè ci si trovi a dover fare ex novo l’intera teoria fisica. E quando qualcosa di questo genere accade le reazioni, generalmente, non sono quelle che ci si aspetta da uno scienziato (ci si aspetta che uno scienziato sia un innamorato della verità, pronto a tutto pur di scoprire la verità e di conoscerla onestamente). Purtroppo non è così, il mondo della fisica, della scienza, è molto più complicato. Pensate, ad es., che se noi facciamo una fotografia della fisica del 1988 e la paragoniamo alla fisica del 1928, sessant’anni fa, scopriamo che ha avuto degli sviluppi impressionanti, grandiosi, in molte direzioni. In primo luogo come numero di fisici: sicuramente ci sono oggi cento volte più fisici attivi di quanti ce ne fossero allora. In termini di finanziamenti, sicuramente sono disponibili fondi, mille volte più ricchi di quelli che c’erano allora. In termini di tecnologie, abbiamo oggi calcolatori e strumentazioni sofisticate. Se però dobbiamo dire il nome di un grande fisico, non riusciamo a farlo. Einstein, Heisenberg, Bohre, tutti grandi del passato. Certo sono del nostro secolo, ma non sono fisici contemporanei: c’è un motivo di questa situazione, ed è che le grandi scoperte le hanno fatte tutte allora, adesso non si scopre più niente, in prima approssimazione. Io, nonostante quello che sto dicendo, ho un grande rispetto dei miei colleghi fisici, e so che ci sono dei patrimoni di intelligenza e di onestà professionale che vengono profusi nella ricerca scientifica, ma, nonostante questo, non si va a fondo dei problemi. Penso che questo abbia molto a che vedere con l’affermarsi di un modo di pensare negativo, che è quello che dicevo all’inizio, sui tre problemi della comprensibilità, della causalità, della realtà. Quando i fisici sono educati a rinunciare a queste tre cose, io temo che si tratti di rinunce castranti, che poi lasciano un segno sull’intera attività scientifica della carriera di un ricercatore. Tuttavia, la fisica sta generando nel suo seno, con ritardi che non ci dovrebbero essere, cose nuove e la scoperta della diseguaglianza di Bell è una di queste. Senza dubbio vi sono delle rivoluzioni scientifiche, ormai visibili, che covano nel cuore della fisica moderna e che non riguardano soltanto la meccanica quantistica ma anche altre teorie.

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Domanda:

Forse si definisce la realtà in un certo modo, si sviluppa la scienza in un certo modo perché si ha un’idea, a volte impaurita, a volte presuntuosa, della realtà. Esiste effettivamente questo atteggiamento nell’avventura umana del fisico? E la seconda domanda è in un certo modo la continuazione della prima: a me pare che l’avventura della scienza fisica, lo scoprire di cosa è fatta la realtà, risvegli nell’uomo anche il desiderio, la volontà, la domanda di conoscere la realtà nel suo significato esauriente e totale. Non è forse anche a questo che può aiutarci la considerazione del cammino della fisica di questi anni?

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D. Home:

La sua domanda mi ricorda un commento interessante fatto da un sociologo italiano, Elio Vittorini. Vittorini ha detto: “Il punto non è riuscire ad avere nelle mani la verità, ma piuttosto continuare a rincorrerla”. Credo sia proprio questo lo spirito che dovrebbe caratterizzare il futuro, gli sforzi futuri della fisica. Per quanto riguarda il problema della realtà, quello che ho cercato di sottolineare nella mia presentazione era il fatto che se si accetta lo stato presente a cui è giunta la fisica, cioè la meccanica quantistica, in quanto e come teoria finale, completa ed universale, se la si estrapola o la si applica agli oggetti macrofisici o agli oggetti di maggior dimensione che noi conosciamo meglio, questo ci porta alla conclusione che non è possibile associare la realtà agli attributi o alle proprietà degli oggetti macrofisici individuali, quando questi ultimi non sono osservati. Questa è una cosa veramente folle: se tutti ce ne andiamo da questo auditorium le sedie continueranno a mantenere le loro proprietà, le stesse proprietà che hanno in questo momento. Tuttavia la meccanica quantistica non può riprodurre queste specifiche caratteristiche, quando viene estrapolata e applicata a livello macroscopico. Quindi io penso, e anche altri fisici stanno lavorando in questa direzione, che alla meccanica quantistica dovrebbero essere apportate delle correzioni, da usare quando si cominci ad applicare la meccanica quantistica ad oggetti di grandi dimensioni. Ed è proprio in questa direzione che ci sarà possibile, allora, scoprire nuove fisiche. Naturalmente questo va contro l’idea riduzionista, che presuppone che un sistema complesso, per quanto complesso possa essere, ha un comportamento che può essere capito, compreso una volta che si conosca il comportamento delle sue parti individuali costitutive. Questo non tiene conto o non dà spiegazione, del fatto che nuovi effetti fisici possono apparire sempre di più alla luce una volta che la complessità del sistema aumenta. Di conseguenza questa è una nuova possibilità che molti scienziati, teorici e non stanno cercando di studiare. Vorrei concludere questa mia speculazione con un esempio, che in modo estremamente specifico illustra proprio questo problema, il famoso paradosso di Schrödinger, che è stato, in effetti, uno dei fondatori della meccanica quantistica. Si consideri un gatto, messo in una scatola chiusa all’interno della scatola contenente materiale radioattivo. Non appena un atomo radioattivo emette delle particelle alfa, c’è anche un contatore che naturalmente può registrare queste particelle alfa. Supponiamo di collegare il gatto al contatore. Quando una particella alfa viene emessa, e quando viene registrata nel contatore, il gatto riceve una scossa elettrica e muore. Ora se trattate questo sistema con la meccanica quantistica, che cosa ci dice per quanto riguarda la realtà del gatto all’interno della scatola, quando nessuno sta guardando, quando nessuno sta esaminando quanto vi accade? La meccanica quantistica ci dice che il gatto è in uno stato che non è né di vivente, né di morte, una mescolanza dei due stati. Noi non conosciamo nessun stato fisico che si possa applicare ad un gatto che non sia né vivo né morto, e che sia una specie di mescolanza dei due modi di essere. Ma la cosa ancora più pazza è che, se si cerca di applicare la meccanica quantistica al gatto in una tale situazione, si descrive lo stato del gatto come qualcosa di folle. Tutti sanno che se si apre la scatola si vedrà il gatto e sarà o morto o vivo, non vi è nessun altro possibile stato. Tuttavia la meccanica quantistica vi dice che se non aprite la scatola il gatto è in uno stato che è qualcosa di diverso da come abbiamo definito. Io penso che questo sia uno degli esempi più netti, più flagranti del problema concettuale grave che è appunto associato alla visione mondiale che ci presenta la meccanica quantistica. Sfortunatamente la maggior parte dei fisici, da lungo tempo, si sono abituati a vivere con questo concetto senza porlo in questione, o senza cercare di porlo meglio, di sviluppare una visione mondiale alternativa. Io spero che le generazioni future di fisici non ci obbligheranno a rimanere così legati, bloccati in una situazione di questo tipo. Ed infine vorrei citare una volta ancora Einstein, un suo commento che è estremamente adeguato alla nostra riunione: “La funzione più importante di qualunque tentativo umano creatore, sia nell’arte che nella scienza, è di risvegliare un sentimento religioso cosmico, e mantenerlo vivo in coloro che sono ricettivi. E soltanto il sentimento cosmico e religioso che potrà dare all’uomo creatore una forza sufficiente per restare fedele al suo scopo malgrado il fatto che egli sia circondato da un mondo scettico. In questa epoca materialista la persona creativa, impegnata, questa persona è la sola persona profondamente religiosa”.

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F. Selleri:

Dunque, la domanda che ci è stata posta, è se l’idea di conoscere la realtà non sia un’opzione, una scelta a priori in qualche modo. Io credo che la risposta sia sì, è un’opzione, lo è storicamente, nel senso che vediamo come i fisici possano dare risposte molto diverse a questa stessa domanda. E credo che se uno va a ricostruire la carriera intellettuale e filosofica di ogni singolo fisico, trova molto facilmente le radici delle diverse scelte, dei diversi atteggiamenti che stanno alla base delle concezioni fisiche e del modo di concepire la realtà che questi fisici hanno. Einstein diceva che la fisica è una creazione dell’uomo che cerca di giungere alla comprensione della realtà. Sembra una banalità, però è una cosa profonda, che vale la pena di meditare e discutere un momento. Indubbiamente la fisica è una creazione dell’uomo, siamo noi che la facciamo, viene fatta per comprendere la realtà che ci circonda. Però è una definizione della fisica, questa data da Einstein, in qualche modo contraddittoria in senso nobile, cioè dialettica. Infatti se la fisica è una creazione dell’uomo, in quanto creazione non può non contenere elementi arbitrari, elementi creati. Che creazione sarebbe se tutti i contenuti della teoria fisica fossero obbligati? Li potremmo far fare al calcolatore. D’altra parte in questa definizione della fisica data da Einstein si parla anche di comprensione della realtà: ora nella misura in cui una teoria ci fa davvero conoscere, comprendere le proprietà della realtà, questa teoria, in qualche modo, diventa irreversibile e non arbitraria. Quindi, da un certo punto di vista, è arbitraria, da un altro punto di vista non è arbitraria, ecco perché è contraddittoria questa affermazione, ecco perché è dialettica: come creazione è arbitraria, come comprensione non è arbitraria. Una teoria fisica è davvero tutte e due le cose insieme, cioè è un intreccio profondo di contenuti diversissimi fra di loro, alcuni dei quali sembrano e probabilmente sono, delle vere acquisizioni conoscitive della realtà che ci circonda. Non c’è nessun motivo per credere che le teorie esistenti debbano essere così come sono per forza e che non c’è nessun’altra possibilità logica disponibile, se no dove andrebbe a finire l’elemento creativo, dove andrebbero a finire le scelte a priori, le opzioni che i fisici fanno? In realtà ogni teoria include entrambe gli aspetti: gli aspetti creati, cioè quelli arbitrari, e gli aspetti irreversibili, cioè le vere conoscenze della realtà. Ad esempio, tutti conoscono la Via Lattea, che è quella splendida striscia luminosa che c’è nel cielo quando la notte è abbastanza chiara per vederla. La scienza ci ha insegnato che la Via Lattea è una galassia vista dall’interno, è la nostra galassia. Avrete visto fotografie della galassia di Andromeda, che è una galassia molto vicina e molto simile alla nostra: la Via Lattea è esattamente come la galassia di Andromenda, ma noi la vediamo dall’interno perché ci siamo dentro. Io non credo che questo modo di capire, di comprendere la natura della Via Lattea possa regredire nella scienza futura, cioè penso che nei secoli futuri, se l’umanità non regredisce allo stato primitivo, si continuerà ad affermare la stessa cosa, non vi sarà una rivoluzione scientifica che dirà che la Via Lattea è tutta un’altra cosa, che non avevamo capito niente. Se mai accadrà che noi entreremo in contatto con altre civiltà, di altri pianeti, di altre stelle, cosa possibile, anche loro concorderanno sul fatto che la Via Lattea (che presumibilmente anche loro vedranno se saranno dentro alla nostra stessa galassia) è una galassia come quella di Andromeda vista dall’interno. Ecco come la scienza ci fa conoscere la realtà: è un piccolo esempio banale, ma è un esempio di conoscenza reale. Ancora più banale l’esempio del sole: il nostro sole è una stella vista da vicino, esattamente come miliardi di altre stelle che ci sono nella nostra galassia, anzi centinaia di miliardi, soltanto che noi giriamo attorno al sole e quindi lo vediamo di continuo da vicino e dunque ci appare molto più luminoso, molto più impressionante delle altre stelle. Voi pensate che la scienza futura possa regredire da questo tipo di conoscenza? Io credo che non sia pensabile. Dunque è un secondo esempio della scienza che ci fa conoscere, ci fa comprendere la realtà. Adesso farò anche qualche esempio opposto, cioè di contenuti arbitrari. Nel mondo della fisica abbiamo tutti gli elementi necessari per credere che tutto ciò che esiste di materiale, (prescindiamo dalla luce e da altre forme di energia come i campi, ma la materia in senso stretto) è fatta di atomi, gli atomi sono fatti di nuclei, i nuclei sono fatti di neutroni e di protoni, poi esistono gli elettroni che girano attorno ai nuclei negli atomi. Tutte queste sono acquisizioni conoscitive della realtà, cioè la scienza ci ha portato a una comprensione della realtà di cui siamo parte. Ultimo esempio la formula più famosa della fisica, la formula di Einstein: e = mc2 (e uguale m per c quadro): l’energia è uguale alla massa per il quadrato della velocità della luce. Detta così è una formuletta di poco conto, in realtà si tratta di una acquisizione conoscitiva fantastica perché ci viene detto con questa formula, che l’energia, che è una misura del movimento, e la massa, che è una misura della materia, della quantità della materia, sono la stessa cosa, cioè sono trasformabili l’una nell’altra secondo regole precise, cioè si può fare sparire e generare pezzi di materia, oppure far sparire dei pezzi di materia e generare del movimento. Non sono cose astratte perché sono nei laboratori di tutto il mondo, quindi le conosciamo concretamente. E anche questa non è forse una forma di conoscenza profonda della realtà? È strano che questa fisica moderna, che ci ha portato a tante conoscenze così profonde, così meravigliose, rinunci per principio all’idea della realtà, alla sua conoscibilità, all’idea di causa ed effetto, allo spazio tempo e così via. E probabile che ci siano nella fisica moderna anche molte idee create, cioè storicamente determinate, quelle idee che avrebbero potuto essere diverse, e che avrebbero potuto portare a una scienza radicalmente diversa da quella che possediamo. Io penso che idee come il principio di natura causale della meccanica quantistica, la rinuncia alla descrizione della realtà, siano di questo tipo. Credo che ci sia molto di opzione, di scelta a priori nella direzione di movimento di un ricercatore che fa ricerca oggi.

S. Jaki:

Penso che tutto questo dibattito riguarda due problemi, due questioni basilari. Una riguarda il significato di un’operazione matematico-fisica e i limiti di tale operazione, quei limiti che sono inerenti al significato che essa ha. Se questo significato non è definito in modo chiaro fin dall’inizio e se tale definizione non viene applicata nell’intera presentazione della filosofia, della meccanica quantistica, se non viene applicato a quello che la meccanica quantistica può dire riguardo alla realtà, allora obbligatoriamente arriveremo, in ultima analisi, a una confusione infinita e ad un continuo equivoco. Ora se questo è quanto accade finiremo per parlare della crisi della realtà, invece di parlare della crisi del pensiero della fisica sulla realtà. Questi due elementi sono essenzialmente differenti e noi non saremo in grado di identificare una causalità ontologica, non potremo identificarla con una misurabilità esatta. Fra coloro che saranno colpevoli di questa confusione, vi sono Einstein e Plank, questi grandi fisici che hanno lottato con le unghie e con i denti per l’interpretazione della meccanica quantistica di Copenaghen (è una interpretazione basata su una filosofia idealistica, ed è per questa ragione che Einstein e Plank sono caduti nella trappola dell’interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica dicendo che erano d’accordo con coloro che l’avevano interpretato in questo modo e dicendo che, per poter dimostrare la causabilità, bisognava disporre di misurazione esatta). Plank, in particolare, avrebbe dovuto sapere, lo aveva sperimentato, che se si ha uno strumento di misurazione che non può essere ridotto al di là di una certa dimensione, allora non si possono misurare cose al di sotto di questa dimensione, perché lo strumento di misura non va. Prendiamo, per esempio un coltellino: la larghezza della sua punta è un quinto di un millimetro e di conseguenza non può tagliare degli oggetti che sono più sottili di un quinto di un millimetro. Questa è l’essenza stessa dell’intero problema della meccanica quantistica, quello che leggete ovunque sul tema della filosofia della meccanica quantistica. La seconda questione di grande importanza si riferisce alla descrizione completa della realtà materiale della meccanica quantistica o di qualunque fisica. Non avremo mai una descrizione completa della realtà materiale in termini di scienza finché rimane valido il Teorema di incompletezza di Gödel. Vorrei raccontarvi un aneddoto: dodici anni fa ho fatto parte di un gruppo di discussione, con tre premi nobel e due professori dell’Università di Harward, e abbiamo discusso proprio di questo problema. Uno dei premi Nobel ha promesso a un pubblico numeroso come quello di oggi, che entro i sei mesi successivi, o al massimo nei tre anni successivi, avrebbe dato una descrizione finale, globale, completa dell’intero sistema delle particelle fondamentali. Quando è stato il mio turno ho risposto che gli auguravo buona fortuna, ma che non sarebbe riuscito in questo sforzo. Nel 1976 un premio Nobel della fisica poteva ancora permettersi di ignorare il Teorema di Gödel. A questo punto uno o è un non materialista o un materialista. Se è un non materialista, non ci sono problemi, perché un non materialista non si aspetta mai una descrizione completa della realtà da una scienza definita, quantificata. Ma se si è materialisti allora è un bel problema. In primo luogo perché se siete materialisti dovete spiegarlo e ogni parola che pronunciate, in quanto materialista, qualunque sia il linguaggio e la lingua che usate, diventa un linguaggio universale. Ed è per questa ragione che è stato detto, molto giustamente, l’anno in cui Heisenberg ha formulato la risposta al Principio, che il solo modo per evitare di diventare un metafisico è di non dire niente.

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