La meccanica quantistica e la vita reale

“Che ci piaccia o no, siamo noi la causa di noi stessi.
Nascendo in questo mondo, cadiamo nell’illusione dei sensi;
crediamo a ciò che appare. Ignoriamo che siamo ciechi e sordi.
Allora ci assale la paura e dimentichiamo che siamo divini,
che possiamo modificare il corso degli eventi, persino lo Zodiaco…”
(Giordano Bruno)

Siamo subissati da video, corsi e libri che applicano la meccanica quantistica alla realtà quotidiana: l’uomo sarebbe in grado di produrre o perlomeno influenzare la propria realtà con il pensiero come forma di energia.
Secondo questa linea, se andiamo oltre l’interpretazione del punto di vista puramente scientifico e consideriamo le leggi quantistiche per le implicazioni che possono avere nell’esperienza di vita quotidiana, chiunque può trarne una grandiosa possibilità:quella di accorgersi di quanto la Realtà sia “elastica” e “malleabile” e di quanto sia grande il potere che la mente ha su di essa. Certo, anche la citazione di Giordano Bruno sembrava spingere in questa direzione, anche se lui era un filosofo rinascimentale e la sua visione degli infiniti mondi gli arrivava dall’intuizione e dallo studio di molte correnti filosofiche, non ultimo l’Ermetismo, un complesso di dottrine mistico-religiose e filosofiche alle quali si affiancavano teorie astrologiche di origine semita, elementi della filosofia di ispirazione platonica e pitagorica, credenze gnostiche e antiche procedure magiche egizie.
Ma a parte la veridicità o no di queste affermazioni, ritengo imprescindibile almeno una piccola infarinatura di questo insieme di teorie formulate nella prima metà del ventesimo secolo, che descrivono il comportamento della materia a livello subatomico, andando a spiegare quei fenomeni che la fisica classica newtoniana non riusciva a comprendere.

Il 14 dicembre 1900, il fisico tedesco Max Planck, apriva l’era della Teoria dei Quanti, secondo la quale l’emissione e l’assorbimento della radiazione da parte dei corpi poteva avvenire solo per pacchetti discreti di energia di quantità fissata che furono denominati “quanti”. L’energia delle radiazioni, come ad esempio un raggio luminoso, non è un flusso continuo, ma una realtà discontinua; essa è un insieme di «quanti», una sorta di “proiettili di luce”, denominati fotoni.
L’energia cambia in quantità, ma per essere emessa viene racchiusa sempre nel medesimo quanto, della stessa dimensione.

Il dualismo onda particella

Una prima conseguenza derivante dalla formulazione del “quanto” fu la scoperta che la luce, oltre a comportarsi come onda, e quindi essere soggetta a fenomeni di rifrazione (le onde di luce si intrecciano e si sovrappongono come onde nel mare), si comporta anche come particella (la particella di luce chiamata fotone).
Niels Bohr comprese che l’elettrone e il fotone sono al tempo stesso sia un corpuscolo sia un’onda, formulando il concetto nel 1928 noto come principio di complementarità e si basa sul fatto che la descrizione completa dei fenomeni che avvengono a scale atomiche richiede proprietà che appartengono sia alle onde che alle particelle.

ll principio di indeterminazione di Heisenberg

Nel 1926 il fisico tedesco Werner Heisenberg introdusse in fisica l’indeterminazione delle grandezze. Il suo principio di indeterminazione, infatti, sosteneva che non è possibile sapere contemporaneamente e con certezza la posizione e la velocità di una particella.
In sostanza, più sapremo con precisione la posizione di una particella, meno sapremo della sua velocità, e viceversa.
Questo apparente paradosso, in realtà niente di meno che una certezza, è la conseguenza di comportamenti naturali ineliminabili.
Per provare la posizione o la velocità di una particella, infatti, occorre spararle contro un fascio di luce. Ma la luce è composta da fotoni, ciascuno con una carica di energia tanto più alta quanto è più alta la frequenza dell’onda di luce.
A questo punto, il fotone che colpirà la particella non potrà che perturbare la traiettoria e lo stato della particella colpita: l’energia del fotone interferirà con lo stato della particella e la cambierà nella traiettoria e nella velocità.
Ecco perché, indipendentemente dal procedimento usato per l’esperimento, i limiti naturali propri delle onde luminose, non permetteranno mai di spiegare a fondo il reale stato della materia.
Conseguentemente a ciò, la meccanica quantistica non potrà più avvalersi delle leggi della fisica classica: Heisenberg, Schrodinger e Dirac fonderanno quindi la nuova fisica, non più fondata su certezze matematiche determinate, ma su nuove equazioni quantistiche, in cui lo stato della materia, lungi dal rappresentare una certezza, non può che essere un’ipotesi.

L’esperimento delle due fenditure

L’esperimento delle due fenditure fu ideato originariamente agli inizi del XIX secolo per mostrare la natura ondulatoria della luce. Una sorgente di luce viene diretta verso due sottili fenditure e produce su di uno schermo una figura di interferenza, già osservata nel medesimo esperimento condotto con onde sulla superficie dell’acqua. Questo permise di concludere che la luce ha sicuramente una natura ondulatoria; con particelle classiche infatti si formerebbero solamente due bande in corrispondenza dei due fori delle fenditure.
Lo stesso esperimento è stato condotto nel XX secolo con particelle subatomiche, con gli elettroni emessi è possibile osservare la distribuzione dei punti sullo schermo, distribuzione che si presenta analoga a quella di interferenza, come i fotoni.
Questo risultato lascia tuttavia aperta la questione di come sia possibile che un singolo elettrone si propaghi nello stesso momento attraverso due distinte fenditure. Si può quindi tentare di osservare l’elettrone fisicamente attraversare le due fenditure illuminando queste ultime con della luce. I fotoni che costituiscono la luce colpiranno l’elettrone e permetteranno di carpirne il comportamento, tuttavia accade che esso viene rilevato passare solo attraverso una singola fenditura alla volta, e non si osserva più la figura di interferenza sullo schermo, ma solo le due bande previste dalla meccanica classica: la misura stessa della posizione e del passaggio dell’elettrone disturba quindi drasticamente il suo stato originario, sulla base del principio di indeterminazione.
Non vi è alcun modo di stabilire come si comporti l’elettrone nei pressi delle fenditure che non distrugga al tempo stesso l’interferenza ondulatoria.
Come scrisse Feynman illustrando questo esperimento, in qualche modo è come se il principio di indeterminazione protegga la meccanica quantistica e la natura dal mostrare nello stesso momento l’elettrone in un comportamento ondulatorio e uno classico corpuscolare.
In questo modo deve essere interpretato il principio di complementarità: entrambe le descrizioni sono necessarie nel mondo quantistico, ma nessuna delle due può essere evidenziata nello stesso momento.

Le implicazioni nella vita reale

I fisici “realisti non si meravigliavano più di tanto: avendo perturbato il sistema con una misura “invasiva” esso si è adeguato; che cosa c’è di tanto strano?
In realtà questa spiegazione, pur essendo parzialmente valida, ignora alcune implicazioni molto più profonde, rivelabili solo con altri esperimenti. Infatti è possibile fare scomparire la figura di interferenza con un’azione molto più “evanescente” di quella considerata finora, ovvero senza una misura invasiva. In pratica basta solo la “minaccia” di una misura a far cambiare stato al sistema!
Una particella assume quindi il carattere specifico di un qualcosa di materiale solo quando viene osservata e misurata, ovvero l’atto dell’osservazione influenza il comportamento delle particelle. Tradotto significa che modificando il nostro modo di guardare qualcosa, l’oggetto guardato si modifica di conseguenza.
Le implicazioni della fisica quantistica suggeriscono quindi un ruolo attivo della mente, o della coscienza, nel determinare le sue relazioni con la realtà. Se gli eventi fisici sono indeterminati e quindi non prevedibili, se l’uomo si muove dentro un universo incerto, in cui ogni avvenimento ha infinite probabilità di realizzazione e la materia può essere influenzata, quali potenzialità ha la mente?L’uomo sembra non apparire più come uno spettatore passivo, ma come il protagonista attivo e responsabile del proprio destino. Ed ecco il segreto: il pensiero influenza la materia!

Un fenomeno quasi fantascientifico: L’ Entanglement.

Supponiamo di riuscire a preparare un sistema costituito da due particelle, uno con spin up e uno con spin down (il moto di spin, pur essendo un effetto puramente quantistico, può essere immaginato come il moto di rotazione della terra intorno al proprio asse. Spin up indica il moto orario, spin down quello antiorario). Supponiamo di separare a grande distanza le due particelle, e di cambiare lo spin di una delle due. Istantaneamente l’altra particella “si riaggiusta” cambiando il suo moto di spin. Questo fenomeno, seppur abbia le sue basi teoriche ben fondate, dal punto di vista pratico è tanto controintuitivo quanto importante perchè lo scambio di informazione tra le due particelle avviene a velocità infinita; è cioè indipendente dalla distanza che le separa. E’ come se esistesse un legame intrinseco tra le due particelle che elude il concetto di distanza. Questo fenomeno di non località non fu mai accettato da Einstein che aveva scosso la fisica con la sua teoria della relatività ristretta: la sua popolare equazione E=mc² costituisce un importante punto di svolta nella storia della fisica, poiché in essa viene sancita l’equivalenza tra massa ed energia: la massa è tutt’ora considerata come una forma di energia. Ma stabilisce anche che la luce ha una velocità limitata, quindi per il fisico era impossibile che le particelle si scambiassero informazioni istantaneamente, superando la velocità della luce.

L’incontro tra lo psicoanalista Carl Gustav Jung e Il fisico Wolfgang Pauli

Jung e Pauli nel 1952 pubblicano insieme nel volume “L’interpretazione della Natura e della Psiche” alcuni articoli. Il contributo di Jung all’opera congiunta ha per titolo “Sincronicità : un principio di corrispondenza acausale”. Per anni Jung aveva esitato a pubblicare le sue idee sulla sincronicità e fu proprio Pauli a incoraggiarlo a scrivere questo trattato. La versione finale fu il risultato di molte revisioni ispirate dai numerosi commenti del fisico.
Il fenomeno della sincronicità abbatteva un principio fisico fondamentale fino a quel momento: il principio della località. Tale principio afferma che i processi fisici non possono avere effetto immediato su elementi fisici di realtà in un altro luogo separato da quello in cui avvengono. In pratica, non possono avvenire “istantaneamente” in luoghi remotamente separati. E la sincronicità rappresenta invece un fenomeno reale, non-locale, condiviso da Pauli in quanto una delle più brilanti menti della meccanica quantistica. Secondo Jung e Pauli, il fenomeno della sincronicità e dell’Entanglement riavvicinava fisica e psicologia evidenziando una connessione profonda fra i vari eventi del mondo, non legata a un’azione diretta causale-meccanica.

Valeria Bobbio

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