In fisica quantistica non si fanno esperimenti ma si partecipa ad essi

heisemberg.pngL’uomo è un essere vivente macroscopico frutto di milioni di anni di evoluzione biologica e, perciò, con un apparato sensoriale adeguato a specifiche esigenze. In quanto esseri umani, siamo perfettamente compenetrati con l’ambiente circostante, ma al di là delle fondamentali attività di adattamento e sopravvivenza, abbiamo grossi limiti percettivi, i più evidenti dei quali, sono senza dubbio la vista e l’udito.

Il nostro apparato uditivo può cogliere i suoni compresi in un ben preciso intervallo di frequenze, 20 Hz – 20KHz, e deve rinunciare a percepire tutti i suoni che, proprio per tale ragione vengono definiti infrasuoni e ultrasuoni. Una simile limitazione riguarda anche il nostro apparato visivo, al quale è concessa soltanto una piccola finestra all’interno di un ventaglio molto più ampio che si estende verso l’infrarosso da un lato e l’ultravioletto dall’altro.

E’, dunque, del tutto naturale che il nostro linguaggio, il nostro modo di osservare, il nostro modo di ascoltare e, in conclusione, il nostro modo di pensare e interpretare, si basino sui dispositivi che l’evoluzione ci ha concesso.

Questa premessa era necessaria per introdurre la fatica, le difficoltà e il disorientamento che i grandi fisici dei primi decenni del ventesimo secolo incontrarono nel momento in cui decisero di esplorare l’infinitamente piccolo. Il grande paradosso fu quello di dover trattare questioni mai esaminate prima, utilizzando il linguaggio comune che, inevitabilmente, si rivelò impreciso, anzi, inadeguato. L’atomico e il subatomico misero a nudo i limiti del ragionamento e della logica fino a quel momento universalmente accettati. Le estenuanti discussioni tra Heisenberg e Bohr, conducevano, per loro stessa ammissione, ad uno stato di disperazione. La precisione che quelle indagini pretendevano non poteva essere richiesta alla grossolana capacità percettiva degli uomini. Tutto sembrava assurdo. Come si poteva accettare l’idea che gli atomi, elementi il cui diametro misura circa un centesimo di milionesimo di centimetro, fossero tutt’altro che duri e compatti, ma principalmente costituiti da spazio vuoto? Che sconcertante ossimoro della natura l’esistenza di oggetti enormemente piccoli e al contempo enormemente vuoti!! Come si poteva accettare l’dea che la radiazione elettromagnetica avesse contemporaneamente caratteristiche di onda, come l’interferenza, e di particella, come l’effetto fotoelettrico capace di strappare elettroni dallo strato superficiale di un metallo andando ad incidere su di esso?

La questione non è affatto risolta. Anche se i fenomeni submicroscopici sono stati ben inquadrati e alcuni di essi vengono padroneggiati al punto da aver inaugurato tutta una serie di applicazioni tecnologiche di utilizzo quotidiano, resta insormontabile la barriera che separa le nostre facoltà cognitive con il fenomeno vero e proprio. Ciò che riusciamo a rilevare non è mai la manifestazione autentica dell’evento subatomico, ma soltanto una sua conseguenza identificabile tramite opportuna strumentazione. I segni lasciati su una lastra fotografica da particelle accelerate o il click sonoro di un contatore Geiger attivato da radiazioni, non fanno altro che evidenziare alcuni eventi. Poiché tali strumenti sono progettati e costruiti dall’uomo e poiché i risultati vengono elaborati dalla logica interpretativa umana, entrambi risentono dell’intromissione dello sperimentatore. In questo tipo di esperimenti lo scienziato non può essere semplicemente un osservatore distaccato e obiettivo, ma inevitabilmente la sua presenza, o anche soltanto la sua logica deduttiva, condiziona l’esperimento stesso e i risultati delle osservazioni. Per usare una nota affermazione di Heisenberg, “ciò che osserviamo non è la natura in se stessa ma la natura esposta ai nostri metodi di indagine”<ciò>. Nell’eseguire un esperimento, allestendo la strumentazione in un certo modo si otterranno dei risultati, modificando l’allestimento della strumentazione si otterranno risultati diversi. Proprio a causa di tale stretta simbiosi tra esperimento e sperimentatore, il fisico John Wheeler insistette perché si sostituisse, nell’ambito di test quantistici, il termine “osservatore” con il termine “partecipatore”.

Domenico Signorelli

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C'è un commento su questo articolo:

  1. Molto Interessante la distinzione sperimentatore/partecipatore!

    Esiste un altro aspetto interessante della fisica quantistica, quella che portò Einstein ad esclamare Dio non gioca a dadi! Con il tempo ci si rese conto che aveva ragione Bohr e che l’incertezza è ineliminabile dalla fisica quantistica.
    Stabilito questo resta aperta un’altra questione (anche se la maggioranza dei fisici propende per un’incertezza insita nei fenomeni). Per descrivere il mondo fisico (vedi anche problema di Mony Hall) è più utile una concezione soggettiva (De Finetti) o oggettiva della probabilità?