Anche se i tempi dell’Universo sembrano estremamente lunghi rispetto a quelli della nostra esistenza umana, molti processi che avvengono a livello atomico o subatomico devono avvenire con velocità ed efficienza ben superiori a quelli che riusciamo a ottenere attraverso le attuali tecnologie fantascientifiche. Ancora una volta dobbiamo ricordare che tutto l’Universo, noi compresi, è formato da “particelle” che manifestano caratteristiche e obbediscono a leggi apparentemente assurde e non applicabili al macrocosmo. Stiamo ovviamente parlando della meccanica quantistica e dei processi tipici del mondo di Alice: un vero paese delle meraviglie!

Possiamo perciò dire che il fatto che a livello macroscopico valga la fisica classica non esclude che a livello microscopico ogni regola sia dettata dalla meccanica quantistica, compresa l’esistenza stessa della vita. In poche parole, sembra proprio che la perfezione dei processi fisici e chimici capaci di stabilire un ordine quasi perfetto in un corpo macroscopico, sia compito delle assurde capacità delle “particelle” più piccole del Cosmo. Sono proprio queste a costruire e mantenere l’intera struttura macroscopica.

In particolare, mi riferisco a un campo di ricerca del tutto nuovo e affascinante, quello della biologia quantistica, ipotizzato e sostenuto da molte evidenze, ma ancora a livello speculativo, data la difficoltà di riuscire a simulare le stesse condizioni in laboratorio. Ad esempio, per accedere a certi processi peculiari del microcosmo bisogna cercare di mantenere perfettamente isolati certi sistemi operativi, per cui si è obbligati a ridurre il “movimento” delle varie componenti e sfiorare lo zero assoluto. Cosa questa che è invece superata dalla natura stessa dei corpi viventi, in cui tutto avviene a temperature enormemente più alte.

Senza entrare in particolari troppo complessi per poterne parlare con competenza, restiamo a un livello concettuale, estremamente semplificato e superficiale.

Tutti sanno che per ottenere certi risultati biologici sono necessarie sia velocità che efficienza ad un livello ancora impensabile per la nostra tecnologia. L’esempio più classico è dato dagli enzimi che vengono proprio definiti come catalizzatori in grado di minimizzare i tempi di esecuzione e di mantenere la sicurezza del risultato in modo quasi perfetto. Sappiamo che esistono e cosa permettono di ottenere, ma praticamente siamo completamente all’oscuro di COME ci riescano.

Vediamo, allora, di avvicinarci un pochino a quelle che potrebbero essere le loro capacità e a quali “personaggi” facciano capo. Non ci stupiremo certo a scoprire che il ruolo fondamentale è sempre svolto dai più grandi amici-nemici della Natura: i fotoni e gli elettroni, i grandi “giocherelloni” dell’Universo.

Prendiamo nuovamente un esempio classico che, ancora oggi, porta spesso a fraintendimenti: il gatto di Schroedinger.

Esso rappresenta una creatura macroscopica a cui sembrerebbe di poter applicare l’incertezza tipica della meccanica quantistica. Esso è contemporaneamente sia vivo che morto. Tuttavia cerchiamo di capire bene la differenza tra la simultaneità di comportamenti attuata dalla MQ e i processi dalla fisica classica. L’assurda possibilità portata all’eccesso dal nostro Schroedinger non è applicabile alla struttura gatto, ma lo potrebbe essere alle sue componenti microscopiche.

Se questa storia del gatto vi fa girare la testa, non preoccupatevi... siete in ottima compagnia! Sentite, infatti, cosa scriveva Einstein a Schroedinger nel 1950: “Tra i fisici contemporanei sei l’unico, oltre a Laue, a capire che, se si è un minimo onesti, non si può aggirare il presupposto della realtà. Molti di loro semplicemente non vedono a che tipo di gioco rischioso stanno giocando con la realtà, intesa come una cosa indipendente da ciò che viene constatato […] Questa concezione è, tuttavia, confutata nel modo più bello dal tuo sistema composto da atomo radioattivo + contatore geiger + amplificatore + carica di polvere da sparo + gatto in una scatola, in cui la funzione d’onda del sistema contiene il gatto sia vivo sia fatto a pezzi […] Nessuno dubita davvero che la vita o la morte del gatto sia qualcosa di indipendente dall’atto dell’osservazione”.

Facciamo un esempio ancora più semplice e comune: il signor X si sveglia alla mattina e si accinge a eseguire i soliti compiti pre-lavorativi: bagno, barba, acconciatura capelli, scelta del vestito, colazione e via dicendo. Se restiamo fuori dalla casa del signor X, tra le le 7 e le 8 del mattino, non possiamo essere sicuri di ciò che egli stia facendo in un certo preciso istante… forse si sta lavando o forse si sta vestendo o forse sta già facendo colazione. Al massimo potremmo dire che alle 7:30 vi è una certa probabilità che si stia vestendo e altre decisamente più basse che si stia ancora lavando o stia già facendo colazione. La situazione non cambia alle 7:45, ma cambiano le probabilità delle singole possibili azioni. Potremmo concludere che, senza entrare a casa del signor X, tutte le azioni sono plausibili, anche se con un grado diverso di probabilità. Il mistero si svelerebbe solo se potessimo vedere direttamente il signor X a un certo preciso istante. L’osservazione farebbe collassare la situazione e tutte le ipotesi svanirebbero tranne quella vera. Potremmo dire che il signor X, al pari del celebre gatto, stia lavandosi, vestendosi e facendo colazione CONTEMPORANEAMENTE, come vuole la MQ? No, assolutamente no!

Non cadiamo in un banale tranello. Non confondiamo il “non sapere”, ossia l’incertezza, con la sovrapposizione di stati. Anche se noi non riusciamo a sapere con certezza l’azione del signor X, ma solo tentare una conclusione probabilistica, il signor X non può che fare una sola e unica azione, così come il gatto non può che essere o vivo o morto.

Ricapitolando, nel macrocosmo le azioni possono anche essere tutte probabili con diversi valori ma, in realtà, se ne sta compiendo una e una sola. Nel mondo del microcosmo, invece, tutte le azioni vengono realmente svolte contemporaneamente ed esse corrispondono a una certa distribuzione di probabilità. In MQ, il gatto è per il 50% vivo e per il 50% morto e questa situazione non è dovuta alla nostra incertezza del risultato, ma a una reale sovrapposizione di stati. Finché non viene osservato esso è realmente sia vivo che morto.

Pensiamo a una scatola ermeticamente chiusa in cui inseriamo un elettrone, ad esempio. Per noi da fuori l’elettrone può essere in una qualsiasi posizione della scatola, ma, nella visione classica, esso occupa sicuramente una ben definita posizione che io non posso ancora conoscere. Nella visione quantistica, invece, l’elettrone occupa tutte le possibili posizioni con diversi gradi di probabilità.

Ricordando la celebre esperienza della doppia fenditura, potremmo anche dire che, al pari di un’onda, la nostra particella che si trova davanti molteplici vie di uscita come in una strada ricca di incroci successivi, le può visitare TUTTE contemporaneamente, anche se con diversi gradi di probabilità: “ispezionare” un intero sistema o, ancora, meglio, coprirlo interamente in un tempo brevissimo.

Questa visione oltremodo semplificata è, in fondo, proprio quello che capita nella fotosintesi clorofilliana per permettere all’energia trasmessa dai fotoni, che arrivano sulle foglie, di portarsi in un tempo rapidissimo ai centri nevralgici in cui avvengono le varie reazioni chimiche e fisiche, capaci di trasformare i quanti di energia in una riserva di elementi organici, il cibo necessario alla sopravvivenza, in modo simile a una batteria. E’ ancora una volta un “gioco” tra fotoni ed elettroni. I primi eccitano gli elettroni delle molecole che acquistano energia spostandosi su un livello superiore e la trasmettono alle molecole vicine. La sovrapposizione di stati fa sì che questo tipo di informazione energetica non vada persa durante un classico percorso, ma agisca quasi contemporaneamente su tutto il sistema. Velocità elevatissima e nessuno spreco: l’energia viene immagazzinata nelle riserve praticamente al 100%. Un meccanismo perfetto e collaudato da miliardi di anni, l’essenza stessa di ogni creatura vivente.

Per adesso siamo soltanto a livello di speculazione teorica, ma tutte le evidenze osservative sembrano proprio dirigere in questa direzione. Fenomeni quantistici del microcosmo permettono di mantenere un ordine perfetto nei sistemi viventi macroscopici. Il gatto è vivo o è morto, ma i suoi elementi più piccoli seguono leggi che a prima vista sembrerebbero del tutto casuali, ma che permettono, invece, una perfetta macchina autosufficiente.

Fatemi fare un paragone: la civiltà è nata quando si è cominciato a capire che era molto meglio specializzarsi nei vari compiti e abbandonare il motto “tutti fanno tutto”. Così, in fondo, fanno le cellule con le loro specializzazioni e i loro enzimi. Un sistema ultra complesso come un corpo vivente può restare in equilibrio e migliorare le proprie reazioni ai fattori esterni solo se l’apparente agitazione incoerente delle sue “particelle” più piccole si trovano perfettamente a loro agio nel mondo assurdo di Alice.

Ditemi voi chi è più “sapiente”? Noi con le nostre esitazioni, paure, cambiamenti di umore, gioie e disperazioni o i nostri elettroni così abili nell’essere sempre e ovunque nel posto giusto?

Per non parlare, poi, delle straordinarie capacità degli uccelli migratori, abilissimi nell’orizzontarsi con il campo magnetico, senza alcuna bussola. Studi recenti fanno ipotizzare che i “sensori” capaci di captare il campo magnetico, trasferiscano l’informazione agli organi della vista e che l’uccello VEDA proprio il Nord, probabilmente come una striscia verticale o un punto ben definito. Inutile dire che, ancora una volta, la trasformazione avviene grazie a fenomeni quantistici.

Capire le operazioni quantistiche vuole dire capire la nostra vita e spingersi sempre più a fondo nei processi ancora misteriosi che avvengono nel nostro cervello. Gli stessi neuroni devono trasportare energia e sembra proprio che per questa azione siano necessari processi quantistici. Invece di costruire finti cervelli tecnologici, decisamente più “rozzi” e primitivi, non sarebbe meglio affrontare con i dovuti fondi le capacità cerebrali ancora immerse in un mare di incomprensione?

Il Cosmo ci insegna che la perfezione del mondo microscopico può essere trasportata alle strutture enormemente più grandi. L’uomo con le sue imperfezioni sia fisiche che morali non vi è ancora riuscito. Lasciatemi sperare che questa sfida epocale sia in grado di insegnarci almeno il COME riuscirci anche se, molto facilmente, non ci insegnerà mai il PERCHE’.