Il cammino della scienza nella visione di
Popper, in relazione alla crisi della Fisica
e delle altre scienze di inizio Novecento.
Elena Di Bernardino - Seminario 4/7 Giugno 2010
Newton (1643-1727)
Einstein (1879-1955)
Popper (1902-1994)
Einstein
e Lorentz (1853 –1928)
Facoltà di Ingegneria dei Sistemi- Politecnico Milano
Prof.ssa Viola Schiaffonati - A.A. 2009 - 2010
Heisenberg (1901-1976)
e Bohr (1885-1962)
Indice:
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno „10
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1. Introduzione
3
XX secolo – Hanno luogo alcune delle più grandi e radicali rivoluzioni
della storia della scienza.
“Oggi la fisica è in crisi”
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella Fisica in
della scoperta scientifica)
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Poscritto alla Logica
Idea del percorso che si seguirà:
2. Un quadro della situazione della scienza ad inizio „900
Lo scienziato e il suo intervento circa i fondamenti della scienza:
Albert Einstein e Popper, K. R.
3. Rivoluzione scientifica di inizio „900
Crisi del fondamento
della conoscibilità della realtà.
Passaggio dalla meccanica newtoniana alla teoria
della relatività einsteiniana.
4. Relazioni tra pensiero di Popper/Einstein e sviluppo della
quantistica di inizio Novecento
Problematiche filosoficoepistemologiche
Visione probabilistica della
realtà
Teoria dei quanti come teoria
fisica finale
1. Introduzione:
idea del percorso che si seguirà
Parola greca Epistéme: conoscenza certa e incontrovertibile.
Sotto le macerie della crisi delle scienze Popper intuisce un “tesoro”:
- Sforzo conoscitivo sempre crescente e mutante dell'uomo di scienza
- Disfacimento dell'autoritarismo della scienza
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E‟ per Popper l'inizio di un nuovo cammino della Scienza
lontano dall'idolo della certezza assoluta e tutto proteso
“Verso uno scopo infinito, verso lo studio di problemi sempre nuovi, più generali,
più profondi e sottoposti a controlli sempre più rigorosi”.
(Popper, 1959, Logica della Scoperta Scientifica)
Tensione dello scienziato ad un‟approssimazione, sempre migliore,
della realtà con i suoi modelli e le sue teorie empiriche.
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2. Rapido excursus della crisi della fisica
classica di inizio Novecento
Fino alla metà del 1800 il modello dominante e comunemente accettato
era stato quello meccanicistico-corpuscolare di Newton.
Inizio 1800: Il problema della luce come ONDA
(Ne seguirono tutte le teorie sull'etere, che verranno superate definitivamente solo dalla teoria
della relatività ristretta di A. Einstein nel 1905).
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In seguito esperimenti sui magneti portarono, grazie all‟opera di Faraday,
ad un concetto fisico del tutto nuovo: l'idea di campo.
Crisi del Meccanicismo Newtoniano
Erroneamente eretto a teoria in grado di spiegare tutta la
realtà, in ogni suo aspetto.
Come Einstein stesso afferma:
“I fisici si rassegnarono a rinunciare all'idea di un fondamento meccanicistico
della realtà” ed ancora: “La teoria del campo elettrico di Faraday e Maxwell
rappresenta probabilmente la più profonda trasformazione subita dai fondamenti
della fisica dopo Newton.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
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2. Rapido excursus della crisi della fisica
classica di inizio Novecento
Periodo di transizione e lavoro di H.A. Lorentz:
Tentativo di conciliare la teoria di Newton con quella di Maxwell
:
La convivenza, che sembrava possibile fino alla fine dell„800, tra le leggi della meccanica
classica e il concetto di campo, sviluppato nelle teorie elettromagnetiche, risultò, ad inizio
Novecento, sempre più complessa e densa di contraddizioni.
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“Le particelle elementari seguono la legge newtoniana del moto del punto
materiale. Questa è la base sulla quale Lorentz ottenne la sua sintesi tra la
meccanica di Newton e la teoria di campo di Maxwell.
Il punto debole della sua teoria sta nel fatto che essa tenta di determinare i
fenomeni attraverso combinazioni di equazioni differenziali alle derivate parziali (le
equazioni di campo di Maxwell) e equazioni differenziali ordinarie (equazioni di
moto per il punto materiale) e questo metodo è ovviamente innaturale.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
Equazione del moto di Newton (per corpi di massa costante)
in cui la forza istantanea rappresenta la derivata della quantità di moto rispetto al tempo
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2. Rapido excursus della crisi della fisica
classica di inizio Novecento
1900 -1930: questa crisi sfocia nella nascita-sviluppo del
Paradigma quanto - relativistico
duplice accezione kuhniana del termine PARADIGMA:
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- In un senso ampio può essere visto come una serie di idee e metodi d'analisi che combinati
insieme possono restituirci una certa visione del mondo e un certo modo di fare scienza.
- In un'accezione ristretta assume la connotazione di modello come le leggi di Newton o la
teoria di Mendel. (dal Godfrey-Smith)
Ossia
nella
nascita
indipendente
delle teorieda due sistemi
“Lo sviluppo della
scienza
durante
il XX
secolo è caratterizzato
della relatività
e della
meccanica
teorici essenzialmente
indipendenti
l'uno
dall'altro:quantistica
la teoria della relatività e
la teoria dei quanti.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
Attenzione a non sottovalutare le complessità del rapporto tra queste due nuove teorie siche,
rapporto che fu tutt'altro che semplice, poiché mancò in molti aspetti di unità e coerenza.
Il problema einsteiniano della Teoria del Tutto- “Theory of Everything” .)
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2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
Nel periodo della crisi le esigenze si mostrarono per così dire duplici:
Spronare una rivoluzione
Scientifica (vari ambiti:studio dell'atomo,
fisica, astronomia, geometria)
Tentare una comprensione
delle cause di questa crisi
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“In generale non è compito diretto dell'uomo di scienza filosofare ma
certamente diventa inevitabile in un'epoca in cui, come in quella attuale, gli
stessi fondamenti della fisica sono diventati problematici.
In un'epoca, come la presente, in cui l'esperienza ci obbliga a cercare un
nuovo più solido fondamento, il fisico non può semplicemente lasciare al
filosofo la considerazione critica dei fondamenti teorici.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
Perché il fisico si trova in prima linea?
Perché egli è chiamato ad esporsi direttamente circa i fondamenti teorici
della sua disciplina?
“Egli possiede la capacità di sentire dove la scarpa fa male.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
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2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
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L‟esempio della scarpa di Einstein :
Lo scienziato dovrà comprendere dove una teoria può rivelarsi più fallace:
Esaminare gli aspetti tecnici delle
sue teorie
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Interrogarsi circa la loro effettiva
capacità di spiegare il reale
Dietro queste idee si celano nuove vocazioni dello scienziato:
• Necessità di tradurre il complesso libro della natura
• Disincanto verso la semplice e incondizionata osservazione del
mondo; contro un'ottica baconiana - “osservazionismo” (*)
• Lo scienziato ha un compito articolato che deve inglobare anche
un forte desiderio di comprensione della realtà
Lo scienziato popperiano ed einsteiniano ha un
anelito di profonda comprensione.
(*) Popper definisce così il dogma di Francesco Bacone che aveva condotto alla convinzione che
l'osservazione pura della Natura, priva di un pensiero teorico alla base, potesse portarne alla totale
conoscenza.
“Non teorizzate”, diceva spesso Bacone, “ma aprite gli occhi e osservate senza pregiudizio.”
2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
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Popper promotore di un nuovo ruolo della scienza:
Nuova interpretazione e nuova caratterizzazione della scienza
Alla luce delle
rivoluzioni scientifiche di
quegli anni, la scienza:
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Non può più essere intesa
come un sistema di
asserzioni certe e di
conquiste consolidate e
inattaccabili
Rifiuto: scopo della
scienza sia fornire
risposte definitive
Scorretta, d'altronde, una
sostituzione della verità
scientifica con un
approccio probabilistico ai
fenomeni reali
Rifiuto: scopo della
scienza sia fornire
risposte probabili
“Piuttosto il vero progresso della scienza tende verso uno scopo infinito,
potremmo dire asintotico.”
(Popper, 1959, Logica della Scoperta Scientifica)
Passaggio a teorie man mano meglio corroborabili (in grado di superare
maggiori e più forti test critici) e che contengano le precedenti teorie,
o almeno delle loro buone approssimazioni.
2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
Alla possibilità di valutazione delle ipotesi come asserzioni vere o false Popper contrappone l'idea di
corroborazione di una teoria. “Una teoria diremo che è corroborata finché regge a controlli.”
Egli parla anche di gradi di corroborazione in funzione sia del numero di casi che corroborano una
teoria sia, soprattutto, in funzione della severità dei controlli a cui la teoria è stata sottoposta.
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“Le teorie sono reti gettate per catturare quello che noi chiamiamo “il
mondo”: per razionalizzarlo, per spiegarlo, per dominarlo. Ci sforziamo di
rendere la trama sempre più sottile.”
(Popper, 1959, Logica della Scoperta Scientifica)
Popper: da un lato è compito dello scienziato prendersi rischi formulando
congetture anche ardite (non in probabilità), dall‟altro nel continuo approccio
critico che la scienza deve avere, basato sulla ricerca nella realtà, di contro
esempi alle teorie.
Punto di vista alternativo ed antagonista:
“Non bisognerà concludere quindi che la scienza è in grado di
fare solo il lavoro di Penelope, di innalzare costruzioni effimere
che deve ben presto demolire da cima a fondo con le sue stesse
mani.” (Poincaré, 1905, Le valeur de la Science.)
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2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
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Esempio emblematico del cammino della scienza con un livello di universalità sempre più alto:
Passaggio dalla teoria di Newton a quella della relatività di Einstein
Falsificazionismo popperiano è influenzato dalla figura di Einstein
(Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
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Dalla rivoluzione einsteiniana Popper trae un esempio brillante
del suo criterio di demarcazione tra:
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Una teoria scientifica
(nell‟accezione di teoria della
scienza empirica)
Una teoria che si arroga il titolo di
“scientifica” senza possederne i
requisiti (psicoanalisi di Freud o la
teoria marxista della “storia come
storia della lotta di classe”).
“In vero, credo che sia stata proprio la teoria di Einstein che mi ha condotto ad
occuparmi di filosofia della scienza”
(Popper, 1974, Il problema della demarcazione in
sociali e altri saggi)
La Logica delle scienze
2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l‟indagine scientifica
Criterio di demarcazione (o criterio di falsicicabilità o criterio di confutabilità)
Non implica che le teorie
inconfutabili siano false
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Non implica che le teorie inconfutabili
siano prive di significato
“Ma implica che, finché non possiamo dare una descrizione di una possibile
confutazione della teoria, allora quella teoria è al di là della scienza empirica.”
(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e
filosofia)
Einstein seppe, secondo Popper, rispondere alla domanda:
Sotto quali condizioni devo ammettere che la mia teoria è insostenibile?
Teoria della gravitazione • Predice delle deviazioni dalle orbite dei
pianeti di Keplero
di Newton
Teoria della relatività
di Einstein
• E‟ “altamente controllabile” perché
predice delle deviazioni planetarie
dalle orbite di Newton (Esperimento di
Eddington, durante l'eclissi del 1919)
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3. Il passaggio dalla fisica di Newton
alla relatività di Einstein
Le teorie possono non solo essere migliorate ma anche falsificate da un
momento all'altro: problema del “controllo imminente”.
“Dobbiamo quindi imparare una lezione: non possiamo mai sapere quale sarà la
prossima parte della scienza che dovrà essere sottoposta a revisione.”
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(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e
filosofia)
Problema molto discusso (vedi intervento di Poincaré): una teoria
vecchia può essere demolita e di colpo sostituita con un grattacielo, solo
dopo un esperimento che non rientra nella sue effettive previsioni?
Popper parla di “tentativo di comprensione del grado di corroborazione di una
teoria scientifica” (Popper, 1959, Logica della scoperta scientifica)
Passaggio non è composto di bianchi e
neri ma piuttosto di
“ampie gamme di grigi”
Definizione del livello
al quale un'ipotesi può provare il proprio valore e il proprio grado di verità.
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3. L'aspettazione disillusa e l'incipit di
una teoria scientifica
Nascita di una teoria scientifica attraverso “aspettazione disillusa”
problema da risolvere
Metafora popperiana della scala:
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“Qualche volta, mentre scendiamo una scala, ci accade di scoprire improvvisamente
che ci aspettavamo un altro scalino (che non c'è), o al contrario, che non ci
aspettavamo nessun altro scalino, ed invece ce n'è ancora uno.”
(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
Problema delle aspettazioni inconsce.
Uomini “animali ideologici”,
più che semplici “animali razionali”.
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3. L'aspettazione disillusa e l'incipit di
una teoria scientifica
Conseguenza di queste piccole discontinuità
Nascita di un quesito
Nascita di un problema: E' l'incipit
della ricerca scientifica,
è la fase del dubbio che dà vita al tentativo di formulazione di una teoria
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Si hanno quindi, nella visione popperiana della scienza:
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“fase della nascita del
problema”
“tentativo di risoluzione
con la formulazione di
una qualche teoria”
“discussione critica
della teoria e suo
miglioramento”
Si struttura così il modo di procedere della scienza razionale:
“Problemi – teorie – critiche.”
(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
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3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
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Popper e la sopravvalutazione del “Problema della verificazione di una teoria”
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“Einstein stesso non riteneva che la sua teoria della relatività generale fosse vera
anche se credeva che costituisse un'approssimazione migliore di quella
rappresentata dalla teoria di Newton.”
(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
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Einstein difese in molti agoni le sue teorie della relatività, ma:
si astenne sempre dal definirle vere ed accettate
mai nessuna delle sue teorie come una svolta definitiva
Nei suoi scritti, si trovano caratterizzazioni delle sue teorie del tipo
“mi sembra una buona approssimazione di …” oppure
“seppur questa mia teoria appaia insoddisfacente in alcuni suoi
aspetti …” o ancora “la mia teoria della relatività, sebbene effimera
nel suo complesso …”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
In Einstein si condensa proprio quell'uomo di scienza aperto e critico che Popper
auspica:
“L'epoca dell‟autoritarismo della scienza è passata, e io credo per sempre, grazie
proprio alla rivoluzione einsteiniana.”
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(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
Einstein non tramutò mai la sua scienza nell'impossibilità di conoscenza della realtà:
“Scopo principale della scienza rimane infatti, per Einstein, il tentativo di far
corrispondere la varietà caotica della nostra esperienza sensibile ad un pensiero
logicamente uniforme.”
(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
Quindi:
Einstein non ridimensionò l'ambizione alta della scienza, il suo valore
epistemologico potenziale della conoscenza scientifica.
Einstein prese le distanze dal possibile compimento attuale di
questa conoscenza scientifica nella sua totalità ed interezza.
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3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
Caratteristiche che vivono in Einstein essenziali per Popper:
L'ambizione alla modellazione articolata e all'indagine
scientifica in grado di districare la complessa matassa del mondo.
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In Einstein non sbiadisce mai “la tensione tra la conoscenza e
l'ignoranza”
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Per Einstein i teoremi devono ambire, nonostante tutto, ad essere
“affermazioni circa la realtà”
(Einstein, 1950, da Pensieri degli anni difficili)
“Noi non sappiamo se questa spinta di conoscenza si concretizzerà mai in un
sistema concluso oppure no. Di fronte a questa questione si è inclini a rispondere
negativamente. Pur lottando in continuazione con i problemi che si presentano,
tuttavia non si vorrà mai rinunciare alla speranza che questo supremo fine
possa essere raggiunto con un'approssimazione altissima.”
(Einstein, 1950, da Pensieri degli anni difficili)
Questo fa di Einstein un modello senza uguali nella storia della scienza con il quale Popper si
relaziona continuamente.
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3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
Posizione opposta all'anelito conoscitivo di Einstein, di fronte alle crisi e
alle rotture di inizio „900:
1.
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• I fisici che confinarono, secondo Popper, la scienza a
semplice congegno di computazione
• teorie scientifiche rilegate ad un ruolo di strumenti e
dispositivi di calcolo
2.
• Teorie in cui la ricerca delle leggi è messa in disparte per
l‟ incapacità della scienza di spiegare i fenomeni
• Teorie in cui i fenomeni restano profondamente
incomprensibili ed inconoscibili; al posto delle leggi lo
scienziato andrà piuttosto a costruire le leggi in
probabilità
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3. Il miglioramento di una teoria: sguardo
sul passaggio da Newton alla relatività
“Ampliamento della teoria di Newton in quella di Einstein”;
Relatività come approssimazione della verità migliore di quella rappresentata
dalla teoria di Newton
“La teoria di relatività andava a spiegare tutto quello che era in grado di spiegare
Newton e, oltre a ciò, molte cose in più, che la teoria classica sembrava non
essere in grado di motivare adeguatamente.”
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(Popper, 1969, Problemi scopi e responsabilità della scienza in Scienza e filosofia)
Fisica newtoniana
esempio brillante dell'estensione
delle teorie ad “orizzonti sempre
più ampi"
estensione attuata con la sua
integrazione e il suo ampliamento
Relatività come necessità di edificare una teoria più potente o
profonda (in grado di spiegare un maggior numero di fenomeni)
la teoria di Newton resta comunque
valida in contesti più limitati
come caso particolare
(o caso limite) della teoria di
Einstein
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3. Il miglioramento di una teoria: sguardo
sul passaggio da Newton alla relatività
Il giudizio di Popper circa la crisi della meccanica classica, a lui coeva, è
del tutto nuovo:
Un destino benigno e auspicabile, che la colloca in un lungo
cammino di accrescimento e di progresso della scienza.
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Questa frattura profonda è vista come un'enorme ricchezza
per il progresso scientifico
Il fallimento di una teoria (in questo caso la newtoniana)
diviene indispensabile per il miglioramento della scienza
stessa.
Nella comprensione dei problemi che suscita risiede quindi la possibilità del
miglioramento della teoria stessa:
“E' capire fino a che punto il sistema della meccanica classica si sia dimostrato
inadeguato a servire da base per tutta la fisica.”
(Einstein, 1950, da Pensieri degli anni difficili)
22
3. Il miglioramento di una teoria: sguardo
sul passaggio da Newton alla relatività
23
Da alcune considerazioni scientifiche di Einstein (in Pensieri degli anni difficili,
1950), ecco alcuni aspetti della teoria newtoniana, alcuni “scalini inattesi” da
cui nacquero molte analisi della formulazione relativistica:
Teoria newtoniana
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Problema della luce
come movimento di
punti materiali.
Teoria
corpuscolare e
delle forze e azioni
a distanza
(teoria del campo)
Speculazione teorica
sul concetto di punto
materiale
(“Appare però evidente che
esistano oggetti materiali
che per loro natura non
possano essere trattati
come punti materiali”)
Problema del
carattere di
assolutezza
del tempo
Descrizione quadridimensionale
dei fenomeni, caratterizzata
della trasformazione di Lorentz:
“il tempo non risulta più essere indipendente
dallo spazio e dal moto”
Problema focale: La teoria di
Newton si fondava essenzialmente
su due leggi
3. Il miglioramento di una teoria: sguardo
sul passaggio da Newton alla relatività
La teoria di Newton si fondava essenzialmente su due leggi, che ne ricoprono un
ruolo centrale:
Legge di gravitazione universale:
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Legge di moto (principio della dinamica) :
Sull'analogia tra queste due formule Einstein lavorò molto, tanto che potremo
definirla “l'aspettazione disillusa” da cui scaturì parte della sua teoria
generale della Relatività.
“Nelle leggi della meccanica classica c'è un punto insoddisfacente , e cioè il fatto
che la stessa costante di massa, m, compare due volte in due vesti differenti,
vale a dire come massa inerziale nella legge del moto e come massa
gravitazionale nella legge della gravitazione ..[…] … queste due leggi non fanno
altro che spostare tutto il problema all'individuazione delle forze agenti, in
particolare di quelle agenti a distanza, senza però risolverlo nella sua interezza”
(Einstein, 1950, da Pensieri degli anni difficili)
24
3. Il miglioramento di una teoria: sguardo
sul passaggio da Newton alla relatività
25
Con ciò Einstein si inserisce in quello che è stato definito il problema della
spiegazione causale (problema di Kuhn- “Causal Explanation”)
=Possibilità che una teoria scientifica spieghi il senso causale di ciò che accade,
oltre che esibirne una modellazione matematica.
General Scholium, nella seconda
edizione dei Principia (1713).
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Ecco la traduzione del brano contenente questa famosa annotazione:
“Non sono ancora stato in grado di scoprire la ragione di queste proprietà, della
gravità di fenomeni, e non voglio fingere ipotesi. Qualunque cosa che non venga
dedotta dalla fenomeni deve essere definita come una ipotesi, e le ipotesi, siano
esse metafisiche o fisiche, o tratte in base a qualità occulte, o meccaniche, non
hanno posto nella filosofia sperimentale. In questa particolare filosofia le
proposizioni sono dedotte da fenomeni, e successivamente rese generali per
induzione.”
Saldatura tra relatività e teoria
classica-newtoniana si ritrova in fenomeni
con velocità molto inferiori a quelle
della luce
In tal senso la relatività va intesa
quindi come un “miglioramento”
secondo Popper, della fisica classica.
4. Popper e l‟indagine sui
fondamenti della teoria dei quanti
Fin qui si è tentata una rappresentazione delle relazioni tra il pensiero di Popper
e quello di Einstein.
SCOPO:
La nascente teoria
della relatività
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Sia stata un
riferimento
insostituibile in
tutta l'opera di
Popper.
Ora ci interessiamo di comprendere come:
SCOPO:
La scuola nascente
dei fisici
quantistici di inizio
„900.
Abbia influenzato
profondamente il
pensiero di Popper
Essenzialmente l'analisi di Popper in merito si sofferma su due aspetti:
1. Fisica quantistica = essenzialmente una fisica statisticoprobabilistica
Se la teoria dei quanti abbia raggiunto la verità completa e
definitiva
26
4. Il problema della conoscibilità della realtà 27
e il tentativo di una fisica probabilistica
In Popper c‟è la certezza della possibilità della conoscibilità della natura,
almeno nell'accezione potenziale del concetto di “conoscibilità”.
“L'uomo di scienza deve provare con coraggio ad indovinare, a congetturare con
audacia, che aspetto abbiano queste realtà più interne.”
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(Popper, 1974, Il problema della demarcazione in La Logica delle scienze sociali e
altri saggi)
Compito dello scienziato, per Popper :
Cercare leggi che lo mettano in grado di dedurre predizioni.
Convinzione che contrasta con l'accezione di molti scienziati
di inizio „900, secondo i quali:
“Là dove domina il caso, la regolarità viene esclusa, o nei casi più
fortunati è reinserita nella trattazione solo attraverso uno studio
probabilistico dei fenomeni.”
(Popper, 1959, Logica della scoperta scientifica)
4. Il problema della conoscibilità della realtà 28
e il tentativo di una fisica probabilistica
La stima probabilistica conduce lo scienziato all'abbandono delle
leggi di precisione e del principio di causalità
Problema ulteriore: “Le stime probabilistiche non sono falsificabili,
non essendo facilmente applicabile loro il suo criterio di demarcazione
(Popper, 1959, Logica della scoperta scientifica)
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“Il mondo è o non è regolato da leggi rigorose?”
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(Popper, 1959, Logica della scoperta scientifica)
Criticando quegli scienziati convinti che comprendere una teoria ha oramai fatto il suo tempo
e che ora sia possibile solamente tracciare un'immagine, un modello o un meccanismo del
fenomeno in questione, il pensiero popperiano non rinuncia alla ricerca delle leggi e addita
quest'atteggiamento in quanto rischia di azzoppare la scienza e restringere notevolmente i
quesiti che questa è in grado di porsi.
“Lo scienziato deve rimanere interessato alla verità, o almeno alla migliore
approssimazione di essa; la teoria non è per lui soltanto uno strumento bensì
qualcosa in più”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
Visione opposta a Popper:
Ora è possibile tracciare un'immagine, un modello o un meccanismo
del fenomeno in questione; ma non comprendere una teoria nella sua interezza.
4. Il problema della conoscibilità della realtà 29
e il tentativo di una fisica probabilistica
Per Popper la nascente fisica probabilistica è fortemente legata a questa
nuova demarcazione del perimetro della conoscenza scientifica.
Heisenberg- 1927- Relazioni di incertezza o
principio di indeterminazione.
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La fisica quantistica
È essenzialmente una fisica probabilistica,
in quanto non potendo conoscere precisamente
posizione e quantità di moto delle particelle
assegna alle varie possibilità una probabilità.
Popper sostiene infatti che:
“Se potessimo essere certi delle nostre affermazioni circa queste osservabili non
avremmo bisogno di ricorrere alle probabilità”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica).
Per Popper la fisica quantistica e tutti i suoi sforzi di formalizzazione vanno quindi
compresi alla luce di un'irriducibile barriera della nostra conoscenza che i fisici di inizio
secolo si rassegnano ad ammettere.
4. Il problema della conoscibilità della realtà 30
e il tentativo di una fisica probabilistica
L'intento del tutto nuovo della fisica quantistica:
Fornire le probabilità dei risultati post misurazioni sui sistemi ad un tempo t fissato.
“E non determinare ciò che in realtà è, o si muove, nello spazio-tempo del
sistema.”
Elena Di
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(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili).
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Per Einstein i fisici quantistici avessero in qualche modo
definito il limite conoscitivo oltre il quale la nostra
comprensione non poteva penetrare.
• Problema dell‟atto di rinuncia
• Teorie come caratterizzazione matematica di ciò che in realtà
possiamo conoscere di un sistema.
Traduzione matematica della rinuncia:
Passaggio dalle formule di moto classiche di Newton alla
formulazione statistica di Bohr.
4. Il problema della conoscibilità della realtà 31
e il tentativo di una fisica probabilistica
Formulazione statistica di Bohr:
La funzione dello spazio e del tempo, che descrive matematicamente lo stato di un
sistema quantistico, indicata con la lettera greca psi, è determinata come
soluzione dell'equazione di Schrödinger.
Elena Di
Bernardino
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modulo quadro della
funzione d‟onda, ossia la
densità di probabilità
di Bohr
intervallo di tempo
volume
Abbiamo la probabilità che una data particella
si trovi nel volume in un certo intervallo di tempo
Accettare questa teoria equivaleva quindi ad accettare che:
“Invece della modellazione degli eventi spaziotemporali reali, fossero fornite
solamente le distribuzioni probabilistiche delle possibili misure nel tempo.”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
Difese e risposte alle critiche di Einstein da parte di Bohr e Heisenberg.
4. Il problema della conoscibilità della realtà 32
e il tentativo di una fisica probabilistica
Risoluzione di Einstein della disputa con la scuola dei fisici quantistici:
“A mio avviso ogni uomo è libero di scegliere la direzione del proprio sforzo e di
trarre conforto dalle meravigliose parole di Lessing secondo cui la ricerca della
verità è più preziosa del suo possesso”
(Einstein, 1950, Pensieri degli anni difficili)
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Breve parentesi sul problema dell'osservatore nell‟esperimento quantistico
(Lo stesso Bohr si interessò a lungo dell'interazione tra strumenti di misura e oggetto
da misurare)
Popper tenta un forte ridimensionamento del problema
“L'ingerenza dello scienziato nella preparazione di un esperimento o della sua
interpretazione scientifica sono ovviamente guidate dalla teoria; sono invenzioni
o prodotti della conoscenza dell'uomo di scienza, quindi, in quanto tali, sono
ineliminabili dall'esperimento stesso. Ma questo non ha nulla a che fare con
l'intrusione dell'osservatore o del soggetto nella fisica”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
Percorso interessante di analisi “Relazione soggetto esperimento”:
In Galileo, Popper e i fisici quantistici
.
4. La teoria dei quanti come teoria della
“fine della strada”
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Altro aspetto importante che colpì Popper all'interno del dibattito filosofico-scientifico di inizio
Novecento è il problema del raggiungimento della verità completa e definitiva attuato
dalla fisica quantistica.
La fisica quantistica visse tra il 1927 e il 1932 un periodo di grande fortuna
e credibilità all'interno delle comunità scientifiche dell'epoca.
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Popper la definì l'epoca della “tesi della fine della strada”.
La fisica quantistica si propone come
l'ultima rivoluzione scientifica
completa e definitiva
Popper si oppone ad entrambe
queste caratterizzazioni “pur
ammirando profondamente Bohr e
Heisenberg, in quanto scienziati
straordinari e rivoluzionari”
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e
lo scisma nella fisica)
4. La teoria dei quanti come teoria della
“fine della strada”
Circa “il fatto che la meccanica quantistica fosse o no completa”
Einstein e Bohr disputarono una famosa discussione, che ci viene
raccontata da Popper.
In che senso va inteso il termine “completa”?
Ce ne parla lo stesso Popper :
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“Dove completa va intenso come la possibilità che la meccanica quantistica
segnasse, almeno in linea di principio, la fine della strada della fisica”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
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Anche se lo stesso Einstein riconobbe sempre la rivoluzione della fisica
quantistica come ci riporta Popper:
“Einstein affermò infatti: “Probabilmente io credo che mai fino ad ora si era
sviluppata una teoria capace di fornire un mezzo per interpretare e calcolare un
complesso così eterogeneo di fenomeni dell'esperienza, come la meccanica
quantistica”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
La posizione di Popper in merito è chiara e coincide con quella einsteiniana:
“Il problema posto da Einstein era se la fisica quantistica fosse completa. Einstein
disse di no; Bohr di si. Non ho dubbi che avesse ragione Einstein”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
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4. La teoria dei quanti come teoria della
“fine della strada”
Heisenberg rimprovererà ad Einstein la sua “incapacità di
riconoscere alla meccanica quantistica il suo carattere di
rappresentazione finale e completa dei fenomeni”
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Ma Einstein, come Popper osserva nel suo poscritto (“La
teoria dei quanti e lo scisma nella fisica”), non poteva
accettare, neanche in ultima istanza, che la teoria dei quanti
fosse eretta a base omogenea ed unica della fisica, poiché
intrinsecamente incompleta
Così Einstein sintetizza il motivo di questa incompletezza della fisica quantistica:
“Einstein affermò infatti: “Io credo che la rappresentazione quantistica non sia
nient'altro che il prodotto di un'interpretazione statistica della natura e quindi
un'interpretazione incompleta delle sue stesse leggi”.
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
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5. Tentando delle conclusioni
Il crollo dell'autoritarismo del meccanicismo classico,
avvenuto tra 1800 e 1900
• Crisi dell'ideale scientifico di Episteme
• “Si era rivelato solamente un idolo”,
(Popper, 1959, Logica della scoperta scientifica)
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Ogni asserzione scientifica deve rimanere necessariamente un
“profondo stato di tentativo”
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e lo scisma nella fisica)
Abbiamo analizzato l‟approccio di
• Einstein
• Fisici quantistici
La scienza cade in errore, per Popper, proprio nel momento
in cui ambisce ad essere quella giusta o quella definitiva
(Popper e “l'ortodossia quantistica degli anni '30).
• La caratterizzazione popperiana dell'uomo di scienza è,
piuttosto, quella di colui che “non ambisce al possesso della
conoscenza quanto piuttosto alla ricerca critica, persistente e
inquieta della verità” (Popper, 1959, Logica della scoperta
scientifica).
• La figura emblematica di Einstein, figura di sintesi della
concezione popperiana di modestia intellettuale e pensiero
critico e mosso da uno sforzo scientifico perpetuo.
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5. Tentando delle conclusioni
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- Dove conduce l'analisi svolta fin ora?
- Cosa emerge dalle considerazioni esposte sulla conoscibilità
della natura e sul ruolo dell'uomo di scienza ad inizio „900?
-A cosa porta questo disincanto e questa “instabilità delle
teorie scientifiche” di cui Popper tenta di persuaderci?
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Io credo che la
risposta a questi
interrogativi
risieda
Nell‟ idea dello sforzo
scientifico perpetuo
Nell‟idea di un progresso
scientifico asintotico
• Albert Einstein
• Karl Popper
• che tende all'infinito
• che ambisce a
scoprire problemi
sempre nuovi, più
generali, più profondi
(sottoponibili a controlli
sempre rinnovati e
rigorosi)
Nell‟anelito alto e sempre
irrisolto di comprensione
effettiva della natura
• NO rassegnazione di
fronte al crollo delle
certezze scientifiche
• NO al superamento di
tale crisi attraverso
teorie probabilistiche o
statistiche.
Bibliografia:
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