SCIENZA&STORIA/ Teoria Quantistica della Misura. Paradossi, possibili soluzioni e problemi aperti

- Gian Carlo Ghirardi

A cento anni dalla Meccanica Quantistica rimane aperto il problema della sua compatibilità con un principio di realtà. Lo sviluppo storico di un dibattito non ancora completamente risolto.

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Max Planck

A cento anni dall’irruzione nella fisica del «quanto di azione» (Max Planck, 1900), rimane aperto il problema della compatibilità della Meccanica Quantistica con un principio di realtà. A livello di particelle elementari non pare esistere una realtà in sé, perché una particella assume uno stato definito e certo solo se osservata. Ma a livello macroscopico? Questo tema, già sviluppato dall’autore durante il XXXI Congresso Nazionale AIF, è qui proposto anche per i non «addetti ai lavori». Delineando lo sviluppo storico di un dibattito che a tutt’oggi non pare ancora completamente risolto.

Durante una passeggiata col fisico Abraham Pais, Albert Einstein a un certo punto si fermò e chiese al collega: «Veramente è convinto che la Luna esiste solo se la si guarda? » La domanda di Einstein ripropone il problema cruciale della compatibilità della Meccanica Quantistica (MQ) con una concezione filosofica ed epistemologica di tipo realista a livello macroscopico. In altre parole, ci si chiede se sia possibile conciliare la visione realistica dei fenomeni che abbiamo elaborato sulla base della nostra esperienza a livello macroscopico con la descrizione propria della MQ, una questione che rende significativa la domanda se la Luna resti sempre al suo posto in cielo, anche quando nessuno la osserva.
Quale possibilità abbiamo di capire la natura? La MQ ci ha spinto a porci interrogativi veramente fondamentali, addirittura a chiederci fino a che punto risulti legittimo parlare dell’Universo come qualcosa che esiste ed evolve, e quindi parlare della storia dell’Universo, indipendentemente da quella degli esseri coscienti.
Mi rifarò alla storia della MQ e allo sviluppo dei suoi concetti fondamentali. Ritengo necessario premettere che io penso che la MQ rappresenti una delle maggiori conquiste intellettuali del pensiero umano. Essa si è rivelata fondamentale per comprendere i fenomeni naturali ai vari livelli, da quello subnucleare a quello atomico fino alla scala cosmica(1), ma essa presenta difficoltà concettuali non ancora risolte dopo quasi settant’anni di indagini critiche. Ecco dunque qualche cenno di carattere storico.

Dal quanto di Planck al principio di indeterminazione

La MQ è nata soprattutto dai lavori di Max Planck nel 1900 e di Einstein nel 1905 che ci hanno posto dinanzi a un fatto inaspettato: esso concerne la natura fisica della luce la quale, oltre ai ben noti aspetti ondulatori, presenta anche un comportamento di tipo corpuscolare. In un primo momento ciò costituì naturalmente un motivo di confusione, la quale aumentò quando Niels Bohr, in quegli stessi anni, affrontò il problema della struttura atomica; per rendere conto infatti delle righe spettrali degli atomi egli utilizzò in parte la teoria elettromagnetica classica, ma in parte la contraddisse facendo uso di postulati di quantizzazione che si rifacevano direttamente alle rivoluzionarie idee di Planck ed Einstein. 

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Gian Carlo Ghirardi
(Ordinario di Istituzioni di Fisica Teorica presso l’Università di Trieste. È socio fondatore e presidente della Società Italiana di Fondamenti della Fisica.
Le sue ricerche sui fondamenti della Meccanica Quantistica, svolte con A. Rimini e T. Weber, hanno ottenuto vasti riconoscimenti in campo internazionale.
Nel 1997 ha pubblicato, nella collana Theoria de Il Saggiatore, Un’occhiata alle carte di Dio: gli interrogativi che la scienza moderna pone all’uomo)

Note

  1. La tecnologia moderna, dai nostri orologi digitali, ai computer, si basa direttamente su tale schema teorico

© Pubblicato sul n° 11 di Emmeciquadro




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