Questi articoli (a cadenza del tutto casuale, ovviamente!) non vogliono essere descrizioni matematiche e complicate di uno dei capisaldi della MQ. Vogliono solo essere uno spunto di discussione e si basano su una (più o meno personale) visione delle teorie fisiche moderne. Un semplice dibattito e non certo una teoria alternativa! Forse, tutto si basa sulla straordinaria potenzialità razionale e -addirittura- etica del principio di indeterminazione (d’ora in poi PI). L’equazione “PI = Essenza del Cosmo” non deve spaventarci più di tanto. In questo momento prendetela solo come uno sfogo mentale che mi permetto di avere, sapendo con che persone ho a che fare! Uno sfogo che non abbisogna di grande attenzione (non rischio errori ... tecnici) e che, in fondo, ci aiuta sempre più a scoprire e “capire” il mondo di Alice.

Poche parole di introduzione. Ormai abbiamo capito molto bene che la meccanica quantistica sembra essere l’approccio migliore per la “descrizione” del mondo fisico reale. Forse, la più drastica differenza rispetto alla visione “classica” sta in un concetto estremamente semplice: “La meccanica classica presuppone che si possono assegnare valori esatti e simultanei a ogni quantità fisica; la meccanica quantistica lo nega”.

Indipendentemente dalla matematica e dalle relazioni che si possono scrivere per cercare di dimostrare questa fondamentale differenza, resta il concetto di fondo che ha risvolti che toccano e stravolgono la stessa essenza della realtà e che non si limitano alla misura, ma alla stessa “creazione”.

In modo molto semplicistico si potrebbe riassumere questa caratteristica della MQ, con l’esempio più comune che si associa normalmente al principio di Heisenberg: più è precisa la misura della posizione di una particella e meno precisa è la misura della sua quantità di moto (e viceversa)”. Sembrerebbe una delle tante assurdità della MQ, ma le sue ricadute sono enormi e forse non ancora comprese del tutto. Personalmente (ma non sono certo il solo), penso che il PI sia la base di tutta la MQ e di conseguenza di tutta la realtà fisica dell’Universo. Anzi, forse, ne può rappresentare l’essenza stessa, coincidendo con la sua struttura fondamentale e portandomi a dire: “PI = Essenza del Cosmo”.

Non voglio fare speculazione scientifica e filosofica e nemmeno fantascienza. Non voglio nemmeno apparire come un fondatore di una nuova teoria (ci mancherebbe!). Vorrei solo analizzare razionalmente (per quanto si può) le sfaccettature più sottili del PI, rifacendomi a ciò che è già stato fatto e discusso da menti ben superiori. Niente di più e niente di meno.

Questo blog è senz’altro maturo per affrontare una discussione di tale portata, anche se sarà necessario, prima o poi, sconfinare nella filosofia e nella religione o –meglio- nella fede. Mettiamo subito, però, le cose in chiaro. Non intendo fare assolutamente un discorso “ateo”. In qualche modo, vorrei esprimere un discorso “descrittivo” alternativo, che può benissimo coincidere con le visioni più profondamente religiose. Cercare di definire la più profonda essenza dell’Universo è un gesto da “credente”, dato che noi facciamo parte dell’intera costruzione. Gira e rigira si ritorna alla solita frase un po’ abusata: “Siamo tutti Universo”, intesa però sotto una luce molto più complessa e profonda.

Torniamo a Heisenberg e alla sua asserzione. Forse, nemmeno lui si è subito reso conto del peso enorme che avrebbe avuto sull’intera concezione del Cosmo. Oggi viene normalmente chiamato “principio di Heisenberg” e vale la pena spiegare un po’ meglio il significato della parola “principio”.

Lo stesso Heisenberg non ha mai (o quasi) usato il termine principio per la sua formulazione. Si è fermato a “relazione”. Così, a prima vista, sembrerebbe essere, dato che è ricavabile dalla teoria della MQ. Un principio non dovrebbe essere ricavabile, ma essere la base di partenza di una teoria fisica. Vi sarebbe una specie di regola di priorità…

Einstein ha, però, chiarito questo concetto così ambiguo e solo apparentemente di secondaria importanza.

Il grande maestro della relatività ha, infatti, proposto una vera classificazione legata alle teorie fisiche. Vale la pena riassumerla rapidamente. Le teorie costruttive sono quelle che ammettono l’esistenza di entità semplici dietro ai fenomeni. Esse  permettono di ricostruire i fenomeni attraverso la formulazione di ipotesi basate su queste entità. Le teorie di principio si basano invece su principi, che sono solitamente empirici. Affermazioni basate su regolarità di derivazione empirica, che non hanno bisogno di essere sostenute da basi teoriche.

Attenzione a non svalutare questa definizione! I principi devono permettere di costruire una teoria coerente in grado di esprimere concetti e strutture verificabili.

Un esempio classico è la termodinamica. Essa nasce da un principio essenzialmente empirico: è impossibile ottenere una macchina che realizzi il moto perpetuo. Questa è un’affermazione brutale, grezza, quasi primitiva. Tuttavia ha fornito le giuste condizioni per l’introduzione di concetti fondamentali come energia ed entropia (e le loro proprietà). Una volta costruita l’intera teoria, nata da una specie di pura “sensazione”, è stato possibile derivare come logica conseguenza l’impossibilità del moto perpetuo. Lo stesso principio di base è diventato una relazione che si ricava dalle leggi di conservazione dell’energia e dell’aumento dell’entropia. Questo fatto, però, non annulla la validità del principio, che continua a esistere indipendentemente dalle ricadute della teoria che ha fatto nascere. Il suo significato più profondo non ha bisogno dei concetti teorici di energia e  entropia. Questo discorso potrebbe sembrare un gioco lezioso di parole e invece è fondamentale per capire l’importanza decisiva dei “principi”, constatazioni empiriche che permettono di costruire una teoria anche universale.

Un altro esempio è la teoria della relatività, una teoria di principio. I suoi principi sono infatti di tipo empirico: il postulato della velocità della luce e il principio di relatività. Nuovamente, dopo aver sviluppato l’intera teoria attraverso lo spaziotempo di Minkowski (ecco perché ci tengo molto a riuscire a descriverlo in modo comprensibile) diventa quasi un gioco da ragazzi provare la validità dei principi di partenza.

Mi raccomando, non consideriamolo un serpente che si morde la coda, ma una specie di iterazione successiva o -ancora meglio- di un’autoconferma. Senza principi empirici non nascerebbero teorie generali basate su principi fondamentali, del tutto verificabili a posteriori. Ne risulta un  salto di qualità enorme dei principi rispetto alle relazioni. Le seconde nascono durante la formulazione della teoria, ne sono delle ovvie (si fa per dire) conseguenze. I principi possono anche diventare relazioni, ma hanno un’importanza ben più generale e complessa.

Senza di loro, le teorie di principio non si potrebbero costruire. Essi rappresentano l’essenza stessa dell’intera teoria. In questo rispetto, mi permetto di asserire che il PI è il vero “lampo” primigenio empirico della MQ, dove la parola “empirico” assume un ruolo ben diverso da quello comune e assurge a quello di concetto fisico fondamentale.

Non tutti sono stati e sono d’accordo, ma noi ci possiamo permettere di fantasticare e discutere, soprattutto perché ci basiamo non su illazioni ma su dati di fatto. Questa è la differenza fondamentale di questa discussione corale rispetto alle estrapolazioni fantastiche che non si reggono sulla conoscenza profonda della materia. Noi conosciamo bene la MQ (insomma… abbastanza bene o, ancora meglio, sufficientemente bene) e il PI. La nostra diventa, quindi, solo un’interpretazione e una descrizione di ciò che è provato e stabilito da menti sublimi e ben superiori alle nostre.

Non vi sarà sfuggita, fin da ora, la non difficile trasposizione di un concetto puramente fisico a base fondamentale di tutto il creato. Se il PI è il principio della MQ e la MQ è la migliore rappresentazione della realtà fisica, il PI potrebbe essere considerato il vero motore del Cosmo, la sua essenza più intima e segreta.

Va bene… consideratelo un piccolo antipasto e cominciate a pensarci sopra…

Ma chi era Werner Heisenberg? Tra molte altre cose, QUI Einstein e Bohr parlano anche di lui.