| Recensione
di:
Emanuele Vinassa de Regny, in "L'Indice", n.10 1997
Dare "un'occhiata alle
carte di Dio" credo piacerebbe a tutti, anche per scopi più prosaici
di quelli che si proponeva Einstein (a cui si deve la citazione) e
di quelli che si propone Gian Carlo Ghirardi, ordinario di fisica
teorica all'Università di Trieste e una delle massime autorità in
tema di fondamenti della meccanica quantistica, oltre che attivo ed
efficace divulgatore.
Secondo Einstein, un'occhiata alle carte di Dio avrebbe potuto
servire a chiarire perché la meccanica quantistica, che funziona
così bene nello spiegare il funzionamento della natura a livello
microscopico, nella sua forma per così dire "tradizionale" poggi su
principi assai difficili da capire e da interpretare, per certi
versi addirittura assurdi e in netto contrasto con il funzionamento
della natura a livello macroscopico.
Einstein era convinto che nella formulazione tradizionale della
meccanica quantistica - quella nota come "interpretazione di
Copenaghen" e sviluppata soprattutto da Niels Bohr e Werner
Heisenberg - ci doveva essere qualcosa di profondamente sbagliato.
Come Einstein la pensavano parecchi fisici famosi, tra i quali
perfino lo stesso co-fondatore della meccanica quantistica, Erwin
Schrödinger, ma anche filosofi come Karl Popper: tutti assai
critici, anche se i motivi di dissenso non erano sempre gli stessi.
Le due grandi teorie della fisica moderna - la relatività e la
meccanica quantistica - sono piuttosto complesse e richiedono
trattazioni matematiche molto difficili. Ma, mentre i principi della
relatività sono in linea di massima comprensibili anche al profano e
"divulgabili" con relativa facilità, i principi della meccanica
quantistica appaiono incomprensibili, addirittura assurdi.
Difficile da capire è il cosiddetto "principio di sovrapposizione",
ovvero il fatto che un oggetto quantistico, per esempio un atomo, si
trovi sempre "in più di uno stato": solo quando si va a osservarlo
(a misurarlo) l'oggetto si stabilizza in uno solo degli stati
possibili. Riportato alla scala macroscopica, questo principio
conduce direttamente al famoso paradosso del "gatto di Schrödinger",
un gatto chiuso in una scatola che è contemporaneamente vivo e
morto: si saprà se è vivo o morto solo aprendo la scatola (e tornerà
vivo e morto quando la scatola viene richiusa). Dato che anche un
gatto è costituito da innumerevoli oggetti quantistici, il paradosso
sta in piedi perché non si riesce a sapere quando avviene il
passaggio dal microscopico al macroscopico. Anzi, dato che la
meccanica quantistica funziona così bene a livello microscopico - il
livello fondamentale -, si potrebbe addirittura pensare che sia la
meccanica classica a essere assurda.
Difficile da spiegare è anche il fatto - dimostrato sperimentalmente
- che gli oggetti quantistici (fotoni e particelle elementari)
comunichino tra loro istantaneamente, "sappiano" cioè in ogni
istante l'uno quello che sta facendo l'altro (dov'è, in che stato si
trova, ecc.).
Queste e altre caratteristiche della meccanica quantistica
provocarono accese discussioni che, dagli anni venti, si trascinano
ancor oggi.
L'interpretazione di Copenaghen, grosso modo basata sul principio di
indeterminazione di Heisenberg (l'impossibilità di misurare
contemporaneamente con precisione coppie di grandezze collegate tra
loro, per esempio velocità e posizione) e sul principio di
complementarità di Bohr (ogni oggetto quantistico è onda - non
localizzata - e particella - localizzata), sembrava troppo dogmatica
e insoddisfacente. A questa interpretazione furono proposte varie
alternative (la più famosa è dovuta a David J. Bohm), ma la versione
"ortodossa" continua a esercitare il suo predominio. Anzi, a partire
dagli anni ottanta, quando si sono potuti eseguire molti degli
esperimenti ideali che erano stati proposti per falsificarla,
l'interpretazione di Copenaghen ha avuto soltanto conferme: perfino
il gatto di Schrödinger è risultato (a scala microscopica,
s'intende) davvero vivo e morto!
Questi risultati (ottenuti negli ultimi anni) non hanno però risolto
il problema e le discussioni si sono spostate sul "quando" e sul
"perché" avviene il passaggio tra microscopico e macroscopico.
Alcuni ricercatori sono riusciti a osservare il passaggio
progressivo dal comportamento quantistico al comportamento classico,
ma la questione è tutt'altro che chiusa. Una possibile spiegazione è
quella formulata già nel 1986 dallo stesso autore di questo libro,
assieme ai colleghi Alberto Rimini e Tullio Weber: la teoria GRW.
Secondo questa teoria, col passare del tempo, l'onda che accompagna
ogni particella si espande e può urtare "qualcosa" che la fa
localizzare; se per una particella singola questo evento è molto
improbabile, per un gatto la sua probabilità è altissima. Un'altra
tesi abbastanza affascinante è quella della cosiddetta "decoerenza"
che si basa sull'ipotesi che l'ambiente distrugga la coerenza
quantistica: il solito gatto, costituito da un enorme numero di
particelle, non può "di per sé" essere coerente. Ma gli esperimenti
e le discussioni continuano.
Ghirardi si è assunto l'ingrato compito di spiegare in maniera il
più possibile semplice e piana la meccanica quantistica, i suoi
principi e la loro evoluzione, ma anche tutte queste strane cose.
Credo sia la prima volta che un autore italiano realizza un testo
così ricco su questo argomento, non una semplice esposizione della
teoria ma un'accurata analisi degli esperimenti e delle accese
discussioni scientifiche e filosofiche che ne sono seguite. Il libro
parte dalla nascita della teoria quantistica, di cui segue
l'evolversi e di cui esamina i punti principali, in particolare
l'indeterminismo e il principio di sovrapposizione. Segue
un'indagine sull'interpretazione della teoria sia da parte delle
varie correnti filosofiche (idealismo, realismo, ecc.), sia da parte
dei protagonisti, a favore (Bohr, Heisenberg, Born, Jordan, Pauli) e
contro (de Broglie, Schrödinger, Einstein). Dopo l'esposizione del
dibattito tra Bohr e Einstein, Ghirardi passa a esaminare i pro e i
contro delle varie proposte di modifica dell'interpretazione
"ortodossa", nonché i nuovi dati sperimentali a cui si è accennato
più sopra.
Ogni argomento è discusso attraverso la descrizione di vari
esperimenti, descrizione arricchita da semplici schemi illustrativi
e in cui le sempre terribili formule sono ridotte davvero al minimo;
quando è proprio indispensabile, l'autore ricorre a qualche
appendice più tecnica.
Un'esposizione chiara e abbastanza semplice (naturalmente nei limiti
in cui può essere "semplice" parlare di meccanica quantistica),
ricca di dati e citazioni, ma anche di notizie e storielle curiose.
Insomma, non un libro di testo (anche se potrà essere utilissimo
agli studenti, e non solo di fisica, ma anche ai docenti): un libro
di alta divulgazione - inusuale nel panorama italiano - che
costituisce un buon esempio di quello che dovrebbe essere la "vera"
divulgazione e che è più che benvenuto in un periodo in cui la
pseudodivulgazione a scopo di lucro ingolfa edicole, librerie e
programmi televisivi, con l'unico risultato di far finalmente
diventare tutti analfabeti scientifici, magari di ritorno.
Naturalmente non è un testo che si legge d'un fiato. E certo neppure
elimina del tutto gli interrogativi che la meccanica quantistica
porta con sé e che la scienza moderna pone all'uomo, interrogativi
che, con molta probabilità, non sarà peraltro mai facile eliminare
del tutto perché - come ricorda Lewis Wolpert nel suo La natura
innaturale della scienza (Dedalo, 1996; cfr. "L'Indice", 1996, n.6)
- il ruolo della scienza "non consiste semplicemente nello spiegare
il 'non familiare' nei termini di ciò che è familiare. Al contrario:
"la scienza spesso spiega il familiare nei termini del non
familiare".
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