Shadows walking into nothingness

"Physics is like sex: sure it may give some practical results but that's not why we do it": innamoratevi della fisica dei quanti e delle sue sfaccettature.


Tempo di lettura stimato: 18 minuti
Difficoltà:


A tutti quelli che, in un modo o nell’altro, mi hanno fatto e mi fanno amare la fisica.

Cerco le parole giuste da mesi. Ma non le trovo. Cerco il coraggio per cominciare. Ma sembra voglia giocare a nascondino. Cerco di studiare da anni. Ma non capisco. Provo a dare un’interpretazione. Ma fallisco sempre. Da mesi. Ma ora, come fossi idealmente al termine di una lunga passeggiata sull’affascinante “Avenue des Champs-Élysées”, sono finalmente giunto all’Arc de Triomphe. Estasi, gaudio, stupore: la fisica quantistica. L’ho scritto. Mi sembra quasi che quelle due semplici parole, tanto cariche di appeal, quanto maledettamente pesanti da pronunciare, siano scritte in una dimensione molto superiore al resto del testo, come se la tiepida luce di “Impressione, levar del sole” di Monet si stesse impossessando di loro, per elevarle ad un piano superiore, al quale l’uomo cercherà sempre di tendere. Perché, sì, l’uomo cerca di dare spiegazioni, cerca di trovare un ordine o un modello razionale ma, prima o poi, va a sbattere contro un groviglio, un gomitolo inestricabile: il mondo. Il mondo è caos, è vita, amore e odio, fisica e matematica, razionalità e irrazionalità, determinismo e indeterminismo. Sì, si può ignorare il problema, si può studiare, si può cercare di capire ma prima o poi ne rimaniamo ingabbiati: tutti siamo coinvolti. E’ un terremoto concettuale, il cui epicentro affonda le radici in un passato colmo di elucubrazioni e risultati straordinari. Perché la fisica quantistica è passione, è indeterminismo, è una continua tensione verso un qualcosa diinafferrabile che, per la sua natura sfuggevole e imprevedibile, alimenta l’uomo, dandogli sostentamento e dubbio. Un dubbio atroce. Il dubbio che “Dio giochi a dadi con il mondo”. Un mondo imprevedibile e fondamentalmente indeterminato e indeterminabile. La fisica quantistica è una nuova rivoluzione scientifica che, tre secoli dopo, getta nel dubbio l’uomo, introducendo concetti innovativi e colpendo i più importanti ambiti del sapere. Senza via d’uscita. E il fatto che molte menti geniali – tra cui Albert Einstein – abbiano avuto difficoltà ad accettare le teorie quantistiche, corrobora e dà un peso solenne a quanto ho scritto fino ora.La sfida che mi pongo è ardua ma terribilmente affascinante (non riesco a resistere): non è importante quello che ci aspetta al termine di questa ripida e scivolosa strada, ma piuttosto quanto proviamo nel percorrerla. Il rischio di cadere è alto ma la gioia nello scoprire “un nuovo mondo” sarà molta. Non arrendetevi, non abbiate paura di scivolare perché la conoscenza nobilita l’uomo. Al termine potreste avere più dubbi: meglio. Solo così si comincia ad apprezzare questa disciplina.

Per iniziare, ho deciso di seguire una via un po’ anticonformista (che segua le mie “istanze personali”): un approccio che si scontra con i metodi tradizionali di introduzione alla fisica quantistica ma che ritengo (e spero!) possa risultare più congeniale e interessante. Non temete, in ogni caso subirete una parentesi storica, che, seppur noiosa, è necessaria. Pronti? Via! Buon viaggio nel mondo della fisica dei quanti.

Come punto di partenza, ho scelto una citazione di Sheldon Cooper di Big Bang Theory:La fisica quantistica mi manda in estasi. […] È come guardare l’universo senza veli”. Il fisico più famoso delle serie TV americane riesce a centrare il punto: la fisica quantistica è lo strumento più nobile con cui l’uomo può studiare la natura del cosmo: ogni fenomeno, ogni aspetto della fisica assume un senso e una spiegazione alla luce della fisica dei quanti. Osservare il mondo, passando attraverso la lente della fisica quantistica, permette di scoprire e conoscere i misteri primordiali e reconditi dell’universo. Qual è il prezzo da pagare? La risposta ce la fornisce il premio Nobel Richard Feynman “I can safely say that nobody understands quantum mechanics”. Proprio così. Gli occhiali della meccanica quantistica hanno un potenziale molto alto, ma sono estremamente pericolosi: nessuno riesce a capire ciò che si vede. Come se stessimo assistendo a un fenomeno paradossale, una serie di prove inconfutabili che, però, non riusciamo a capire e che, per la nostra natura limitata, non riusciremo mai a capire. Perché la fisica dei quanti non si vede e non si capisce, ma c’è e permea tutto il cosmo.
Che cosa abbiamo imparato fino a ora? Abbiamo capito che la meccanica quantistica è una bestiola bizzarra: tanto interessante e potente, quanto maledettamente difficile e incomprensibile. E allora perché esiste? Come facciamo a giungere alla conoscenza di questi concetti tanto inafferrabili? Come concepirli nella nostra mente?
Accantoniamo momentaneamente queste domande, a cui daremo in seguito ampie risposte, e gettiamoci su un altro importante punto: “Se in fisica quantistica non hai niente, avrai pur sempre qualcosa”. Il fisico statunitense Krauss ci getta nuovamente nello sconforto. Pensavamo di avere finalmente aperto la via verso una conoscenza forte, che stava cominciando ad assumere senso e ora, invece, non abbiamo nulla, pur avendo sempre qualcosa. Cosa significa? Significa che tutto ciò che in prima approssimazione può sembrare assurdo può, invece, avere senso e acquisire credibilità. È uno straordinario invito alla creatività, un invito ad avere una “open mind”, un’attitudine aperta verso qualsiasi strada, seppur apparentemente assurda, perché anche se ci sembra di non avere nulla, abbiamo. Eccome. E questo non vale solo per la visione quantistica del mondo, ma vale anche – e soprattutto – nella vita di tutti i giorni. C’è sempre qualcosa d’imprevedibile e imperscrutabile che, seppur ben celato, ci rende orgogliosi di essere uomini.
Siamo uomini in un mondo strano, fino a ora governato da leggi razionali e ordinate che, però, sembrano cominciare a scricchiolare. Come si comporta l’uomo in questo contesto? Crolla e collassa, come una funziona d’onda (non preoccupatevi, capirete cosa significa). L’uomo osserva il mondo che gli sta attorno e comincia a essere in un certo senso vittima di eventi, incontrollabili e imprevedibili. “Ci crediamo liberi ma siamo prigionieri. Ci crediamo liberi ma siamo schiavi: milioni di milioni di ombre sperdute. Rumorosi andiamo per le strade, alzando solo polvere. Millions of shadows, walking into nothingness”. Evidentemente Franco Battiato non si riferisce minimamente alla fisica dei quanti, anche se ne “La polvere del branco” riesce a toccare un punto importante e delicato. Perché noi tutti – è vero – siamo un po’ delle ombre che camminano nel nulla, in una condizione di vuoto spinto, del quale capiamo ancora poco, come dice Feynman. E possiamo fare poco per capire. Abbiamo cominciato a capire che viviamo in un mondo non più troppo determinato, come pensavano Copernico e Galileo, un mondo lasciato un po’ a se stesso, un mondo dove ci sono eventi più probabili di altri, un mondo dove c’è un Dio che gestisce tutto in un modo che, a volte, sembra un po’ assurdo e casuale. E questo non ci piace. Questo ci destruttura, ci getta in un dubbio amletico. E come in una maieutica socratica, ci gettiamo in interpretazioni filosofiche che, però, non portano a conclusione. O meglio, c’è una bassa probabilità di trovarle, a causa di questo forte indeterminismo.
Concludo questa fase iniziale con un’ultima, celebre, citazione: “La meccanica quantistica è degna di ogni rispetto, ma una voce interiore mi dice che non è ancora la soluzione giusta. È una teoria che ci dice molte cose, ma non ci fa penetrare più a fondo il segreto del Grande Vecchio. In ogni caso, sono convinto che questi non gioca a dadi col mondo”. Questa frase di Einstein ha una duplice valenza: se da un lato il fisico sembra legittimare (o quasi) la fisica dei quanti come una nuova e rivoluzionaria visione del mondo, dall’altro sembra condannarla per il suo carattere fortemente aleatorio che abbiamo cominciato a poco a poco ad introdurre. Il pensiero di Einstein è il pensiero dell’uomo medio che, di fronte ad un mondo governato da leggi “casuali”, sembra spaesato e privo di punti di riferimento. Einstein non vuole abbandonarsi all’idea che “il Grande Vecchio giochi a dadi con il mondo”, prendendoci bonariamente in giro. La sua visione è perfettamente razionale e totalmente condivisibile. Chiunque condannerebbe la visione probabilistica-statistica del mondo anche se, però, la vera natura del cosmo è proprio questa. E grazie a questa straordinaria teoria fisica, l’uomo ha saputo ingegnarsi, dando il via a un veloce e importante processo di tecnologizzazione altamente innovativa.

Nel leggere questa lunga introduzione, sorge spontanea una domanda: abbiamo compreso che la fisica quantistica è qualcosa di sconvolgente e incredibilmente difficile, abbiamo cominciato a orecchiare la possibilità di un mondo basato sul concetto di probabilità ma… quindi? Questa serie di parole a che cosa sono servite? Se qualcuno mi accusasse di non aver spiegato nulla e di aver creato solo tanto “rumore”, risponderei che ha perfettamente ragione: infatti, la sinfonia deve ancora arrivare. Ho scritto tanto ma non ho detto nulla. Ne sono consapevole. Il mio intento è di creare un’atmosfera molto confusa, priva di punti di riferimento e totalmente instabile: solo così riesco a “ricreare” (o almeno provare a ricreare) il clima destabilizzante e barcollante dei primi anni del 1900, quando la fisica dei quanti vede per la prima volta la luce. Prima di vedere concretamente quali sono i nuovi concetti introdotti, vorrei farvi qualche esempio di fenomeni ed esperimenti, basati sulla fisica dei quanti: solo così ci si rende effettivamente conto di quanto la teoria sembri essere paradossale ma venga costantemente utilizzata, anche in ambito tecnologico.

Pubblicato da Davide Bianchi

Dietro un piccolo uomo si nasconde un grande appassionato di fisica con un debole per la filosofia e la storia. Il suo unico Maestro di vita è Franco Battiato.