L'interpretazione della meccanica quantistica
G. Balla,
Dinamismo di un cane al guinzaglio,
1912
H. Reichenbach, La nascita della filosofia scientifica
M. Planck, A survey of physical theory
W. Pauli, Fisica e conoscenza
J.A. Wheeler, W.H. Zurek, Quantum Theory and Measurement
F. Selleri, Paradossi e realtà
A. Einstein, H. e M. Born, Scienza e vita
P. Forman, Weimar Culture, Causality, and Quantum Theory, 1918-1927:
Adaptation by German Physicists and Mathematicians to a Hostile Intellectual
Environment
Causalità, Comprensibilità, Realtà:
la scuola di Berlino e quella di Copenaghen: nelle loro parole
Le influenze filosofiche
Scelte ritardate
Indeterminismo epistemologico ed ontologico
Completezza
brevissima storia della M.Q.
a fine Ottocento:
“mechanical view” (natura)
meccanica (particelle)
Newton
elettromagnetismo (onde)
Huygens
Radiazione corpo nero, Effetto fotoelettrico, scattering Compton: proprietà particellari → elettromagnetismo
De Broglie, diffrazione di elettroni: proprietà ondulatorie → meccanica
meccanica quantistica (onde/particelle)
Born
Su grande scala storica: un'altra chiave di lettura
Scienza greca: non si interroga la Natura, la si osserva
(es. Aristotele: moto violento, ambizioni olistiche, studiare la parte nel
tutto; il mito di Icaro: "prova" le ali)
Scienza galileana: "sensate esperienze", "dimostrazioni certe";
l'osservatore registra i fenomeni, li separa (“modelli”, ad es. trascura
gli attriti, ecc.) e non li influenza.
M.Q.: ritorno all'idea greca, l'osservazione modifica ciò che si vuole
osservare
Sviluppi decisivi (1925-1927)
"L'esistenza della teoria matematica era accompagnata da radicali problemi di ordine
interpretativo, il che costituisce un esempio della relativa indipendenza del formalismo
matematico. I simboli matematici hanno, per così dire, una vita autonoma e conducono a
risultati corretti ancor prima che chi li usi ne intenda il significato fondamentale"
(Reichenbach)
Si afferma infine l'interpretazione della Scuola di Copenaghen:
"L'opera di Born e Heisenberg segnò il trapasso da una concezione causale del microcosmo a
una concezione statistica; il corso delle singole particelle apparì governato, anziché da leggi
causali, da leggi unicamente probabilistiche e il 'se-allora' della fisica classica venne
sostituito con un 'se-allora in una certa percentuale'."
(Reichenbach)
Sviluppi decisivi (1925-1927)
Bohr, Born, Heisenberg, Pauli, Dirac
→ interpretazione “ufficiale” della MQ
Einstein, Planck, Ehrenfest, Schroedinger, de Broglie
→ oppositori su:
Causalità (leggi della fisica t.c. ci sia una causa per ogni effetto ?)
Comprensibilità (necessità di immagini mentali dei fenomeni atomici nello spazio e nel tempo?)
Realtà oggettiva (gli enti quantistici esistono indipendentemente da noi?)
"Voi dite che la vostra casa continua ad esistere immutata al suo posto quando siete in ufficio. Come fate a
saperlo?... Il problema è che, se non si trova una risposta migliore a questo problema di quella fornita dal
senso comune, non si è in grado di risolvere il problema se la luce e la materia consistano di particelle o
di onde" (Reichenbach)
Max Planck
Sua idea guida: esiste un mondo reale esterno all'uomo e la fisica ha lo scopo di provvedere
immagini mentali di questo mondo
CAUSALITA':
"...il disagio è notevolmente cresciuto quando, come abbiamo visto, si è introdotto il concetto di probabilità
nell'interpretazione delle equazioni della meccanica quantistica, giacché in tale modo si ha l'aria di
volere abbandonare l'esigenza di una rigida causalità a favore di un certo indeterminismo. Ci sono
infatti dei fisici eminenti che, cedendo alle circostanze, tendono a sacrificare il principio della rigida
causalità nell'immagine fisica del mondo. Se questo passo dovesse risultare necessario, la meta a cui
devono tendere le ricerche fisiche verrebbe spostata alquanto più indietro, e ciò sarebbe un gravissimo
inconveniente."
"Indubbiamente la legge causale non è né dimostrabile né confutabile per via logica, non è quindi né vera
né falsa: ma è un principio euristico, una guida, la guida più preziosa che noi possediamo se vogliamo
orientarci nel groviglio degli eventi e conoscere la direzione in cui deve procedere la ricerca scientifica
[...] Come la legge causale afferra subito la fresca anima del bambino e gli pone in bocca l'instancabile
domanda 'perché', così essa accompagna lo scienziato per tutta la vita e gli pone incessantemente nuovi
problemi."
Max Planck
CONOSCIBILITA': "Il lavoro scientifico ci si presenta come una mèta che non sarà mai raggiunta e
che per principio non può essere raggiunta. La meta infatti è di natura metafisica ed è al di là di ogni
esperienza."
"La fisica formerebbe un'eccezione fra tutte le scienze se anche in essa non si confermasse la legge che i
risultati più preziosi e di maggiore portata sono ottenibili soltanto se ci si propone la meta,
irraggiungibile in linea di principio, di pervenire alla conoscenza del mondo reale."
REALTA' OGGETTIVA: " [...] ci costringono ad ammettere, dietro il mondo sensibile, un mondo
reale che esiste di per sé indipendentemente dall'uomo, un mondo che non possiamo percepire
direttamente ma esclusivamente attraverso il mondo dei sensi..."
"il fondamento che il positivismo dà alla fisica... è troppo stretto e deve essere ampliato con un'aggiunta che
consiste nel liberare fin dove è possibile la scienza dalle accidentalità che in essa porta il riferimento a
singoli individui umani. E a ciò si arriva facendo un passo nel campo metafisico, passo suggeritoci non
dalla logica formale, ma dalla ragione e dal buon senso: mediante l'ipotesi cioè che le nostre esperienze
sensibili non costituiscano già il mondo fisico, ma si limitino piuttosto a darci dei ragguagli circa un
altro mondo che sta dietro di esse e che è indipendente da noi; in altre parole mediante l'ipotesi che
esista un mondo esterno reale"
"Il fondamento e la condizione preliminare di ogni scienza veramente fertile è l'ipotesi metafisica, certo non
giustificabile per via puramente logica, ma che la logica non potrà mai nemmeno controbattere,
dell'esistenza di un mondo esterno completamente indipendente da noi, per quanto noi non possiamo
averne conoscenza diretta che attraverso i nostri sensi."
Max Planck
→ REALTA' e CAUSALITA': princìpi validi, per quanto siano dei postulati
(=metafisica) dal punto di vista logico.
→ CONOSCIBILITA': posizione piu' sfumata, anche se dai suoi lavori si evince
una sforzo costante verso la conquista di immagini sempre piu' dettagliate
degli oggetti del mondo reale.
A. Sommerfeld (1868-1951)
“Sarebbe più facile compilare una lista di importanti fisici teorici che non siano stati
allievi di Sommerfeld che una lista di quelli che lo furono" (Born)
"Se la distinzione tra fisica matematica e fisica teorica è
significativa, Sommerfeld fu un fisico matematico. Il suo dono non
stava nello scoprire nuovi principi o in una audace combinazione di
campi diversi...ma nel derivare conseguenze di teorie stabilite o
problematiche... L'epistemologia e la metafisica connesse con la
meccanica quantistica non erano nella linea di Sommerfeld" (Born)
Realtà oggettiva-comprensibilità-causalità: questi problemi non lo
interessavano; sostanziale rifiuto dell'attività metafisica. Vicino
comunque ai neopositivisti (inoltre è il capo a Monaco, trampolino di
lancio verso Gottinga e Copenhagen)
P. Ehrenfest (1880-1933)
"La coscienza della fisica" (Klein)
"Egli non fu soltanto il migliore insegnante nella nostra
professione che io abbia mai conosciuto, egli fu anche
appassionatamente preoccupato dello sviluppo e del
destino degli uomini, specialmente dei suoi studenti.
Comprendere gli altri, guadagnare la loro amicizia e
fiducia, aiutare chiunque fosse invischiato in lotte
esterne ed interne, incoraggiare i giovani di talento –
tutto questo fu il suo vero elemento, quasi più
dell'immersione nei problemi scientifici" (Einstein)
(ricorda aneddoto su E. Feenberg...)
"Negli ultimi anni questa situazione è stata aggravata dagli sviluppi stranamente turbolenti della
fisica teorica. Imparare ed insegnare cose che non si possono interamente accettare nel fondo del
proprio cuore è sempre una faccenda difficile, doppiamente difficile per una mente di onestà
fanatica, una mente per la quale la chiarezza significa tutto... Non so quanti lettori di queste righe
saranno capaci di comprendere pienamente questa tragedia. E tuttavia è stato questo che ha
generato la sua fuga dalla vita." (Einstein)
(ricorda Boltzmann)
A. Einstein
formulazione della MQ: per lo meno incompleta (analogam. alla termodinamica
classica)
CAUSALITA' e COMPRENSIBILITA': sono principi irrinunciabili
"...ho l'impressione di avere fedelmente proseguito sulla via che Einstein ci aveva indicato nei suoi giorni
migliori, mentre egli stesso si era fermato ad un certo punto. Questo punto è l'idea che il mondo esterno,
come esso è realmente, venga fedelmente ed esattamente descritto dalla scienza. Vista sotto questa
angolatura la teoria della materia odierna è davvero un pasticcio di assurdità, ed Einstein dal suo punto
di vista aveva del tutto ragione a rifiutarla o, al massimo, ad accettarla solo come provvisoria." (Born)
REALTA' OGGETTIVA: "C'è qualcosa come lo 'stato reale' di un sistema fisico, che esiste
oggettivamente, indipendentemente da ogni osservazione o misura, e che può in linea di principio essere
descritto usando i metodi di espressione della fisica."
“Tutti gli uomini, compresi i teorici quantistici, effettivamente tengono fermamente a questa tesi sulla realtà,
finché non discutono i fondamenti della teoria quantistica."
"... non arrossisco quando metto il concetto di 'stato reale di un sistema' al centro stesso della mia
meditazione"
COMPRENSIBILITA': "Riconosco che nell'impostazione statistica – di cui tu per primo hai chiaramente
affermato la necessità nel quadro del formalismo esistente- vi è un notevole contenuto di verità. Ma non
posso credere seriamente in essa, perché la teoria che ne deriva è incompatibile col principio che la fisica
debba essere la rappresentazione di una realtà nel tempo e nello spazio, senza fantomatici effetti a
distanza"
A. Einstein
CAUSALITA':
"Nemmeno il grande successo iniziale della teoria dei
quanti riesce a convincermi che alla base di tutto vi sia
la casualità, anche se so bene che i colleghi più giovani
considerano quest'atteggiamento come un effetto di
sclerosi. Un giorno si saprà quale di questi due
atteggiamenti istintivi sarà stato quello giusto."
“Le idee di Bohr sulla radiazione mi interessano molto,
ma non vorrei lasciarmi indurre ad abbandonare la
causalità rigorosa senza avere prima lottato in modo
assai diverso da come si è fatto finora."
“Gott spielt mit der Welt nicht Würfel”
A. Einstein: il "credo" – la separabilità
"Se ci si chiede, indipendentemente dalla MQ, che cosa sia caratteristico del mondo delle idee
della fisica, si è prima di tutto colpiti dal punto seguente: i concetti della fisica si collegano a
un mondo esterno reale, cioè vengono stabilite idee relative a cose come i corpi, i campi, ecc.,
che esigono una 'esistenza reale' che sia indipendente dal soggetto e dalle sue percezioni... E'
inoltre caratteristico di questi oggetti fisici che vengono pensati come disposti in un continuo
spazio-temporale (cfr. mio: KANT!). Un aspetto essenziale di questa disposizione delle cose in
fisica è che a un certo momento esse possono affermare la loro esistenza indipendente l'una
dalle altre, purché questi oggetti siano situati in parti diverse dello spazio. Se non si fa questo
tipo di ipotesi circa l'indipendente esistenza degli oggetti che sono lontani l'uno dall'altro nello
spazio... il pensiero fisico nel senso familiare diventa impossibile... La seguente idea
caratterizza l'indipendenza relativa di oggetti lontani nello spazio (A e B): un'influenza esterna
su A non ha influenza diretta su B; ... Se questo assioma dovesse essere abolito... la
formulazione di leggi che possano essere controllate empiricamente nel senso accettato
diventerebbe impossibile."
M. Born
Copenaghen-Göttingen
CAUSALITA' :
"... una differenza fondamentale nel nostro modo di concepire la
natura..."
"Nel nostro atteggiamento scientifico siamo agli antipodi. Tu
credi nel Dio che gioca a dadi, ed io in leggi rigorose, in un
mondo di qualcosa che esiste oggettivamente e che cerco di
afferrare in modo fortemente speculativo" (Einstein a Born)
COMPRENSIBILITA' – pessimista!
"Siamo alla fine del nostro viaggio nella profondità della
materia. Abbiamo cercato terreni fermi e non ne abbiamo
trovati. Più profondamente penetriamo, più irrequieto
diventa l'universo e più vago e più nebbioso."
influenzato dal lascito intellettuale di Boltzmann (è realista) a Vienna: "Il
suo modo di pensare può essere considerato il mio primo amore nella
scienza. Nessun altro mi ha mai così riempito di entusiasmo, né potrà
farlo di nuovo."
Onde REALI dal comportamento COMPRENSIBILE e CAUSALE.
strenuo difensore della COMPRENSIBILITA':
E. Schroedinger
“l'ipotesi che il dispiegarsi della Natura può essere capito... è il punto di
vista antispiritistico, antisuperstizioso, antimagico."
"Una scuola di pensiero largamente accettata afferma che una immagine
oggettiva della realtà, in qualunque significato tradizionale del termine,
non può affatto esistere. Solo gli ottimisti tra di noi (ed io mi considero
uno di loro) considerano questa opinione una stravaganza filosofica nata
dalla disperazione di fronte ad una grave crisi." (oggettivo?? e KANT?)
La MQ non può essere corretta, poiché nata dalla tendenza "ad abbandonare
la connessione della descrizione (di ciò che è osservabile) con un'ipotesi
definita circa la struttura reale dell'universo."
CAUSALITA' – posizione più sfumata, ma nel suo lavoro la adotta: onde
elettroniche che obbediscono a leggi deterministiche.
SEPARABILITA':
"[...]abbattimento della barriera tra osservatore e cose osservate", che molti considerano una rivoluzione di
pensiero ancor più decisiva; ma io non vi vedo che un aspetto provvisorio, che è stato molto esagerato e che è
privo di significato profondo"
N. Bohr
Copenaghen-Göttingen
Influenze: - padre fisiologo che reagendo "contro il materialismo meccanicistico dell'inizio del secolo si
batté vigorosamente a favore del punto di vista teleologico nello studio della fisiologia" (Rosenfeld) Kierkegaard (esistenzialista) – William James (pragmatista)
CAUSALITA': la teoria quantistica deve contenere "...una rinuncia alla coordinazione causale nello
spazio e nel tempo dei processi atomici"
"La interazione finita tra oggetto e strumenti di misura condizionata dall'esistenza stessa del quanto d'azione
implica, a cuasa dell'impossibilità di controllare la reazione dell'oggetto sugli strumenti di misura, la
necessità di una rinuncia definitiva all'ideale classico della causalità ed una revisione radicale del
nostro atteggiamento verso il problema della realtà fisica"
COMPRENSIBILITA':
"...un'inevitabile rinuncia alla descrizione spazio-temporale nell'interpretazione delle osservazioni"
"E' sbagliato pensare che lo scopo della fisica sia di scoprire come è fatta la natura. La fisica riguarda
quello che noi possiamo dire circa la natura."
spazio-tempo-energia-impulso-causalità-onda-corpuscolo: sono solo dei pregiudizi classici, concetti utili
ma non veri. (utili=scelti dall'uomo..., non esistono di per sé)
REALTA': è parola da evitare! Egli favorisce ..."l'uso della parola 'fenomeno' esclusivamente per riferirsi
alle osservazioni ottenute sotto circostanze specificate, inclusa una descrizione dell'intero apparato
sperimentale."
L. de Broglie
REALTA': "Contrariamente alle affermazioni estreme di certe filosofie idealistiche, ho la convinzione profonda
che esista una realtà fisica a noi esterna che è indipendente dal nostro pensiero e dai nostri mezzi di
conoscerla."
"Un altro pericolo che minaccia ininterrottamente la fisica teorica e che rischia spesso di introdurvi delle oscurità o
degli errori è l'uso di parole il cui significato può essere inteso in modi diversi. Citerò come esempio la parola
"incertezza" così usata in fisica quantistica dal giorno in cui Heisenberg enunciò le sue famose "relazioni di
incertezza". Cosa significa esattamente l'affermazione che la posizione di una particella in un'onda che riempie
una regione estesa di spazio è incerta? Significa che la particella ha in ogni istante una posizione in questa
regione di spazio, ma che noi ignoriamo questa posizione e forse anche che ci è impossibile determinarla?
Oppure significa che la posizione della particella in tutta l'estensione di questa regione è realmente
indeterminata, e che essa vi è in qualche modo 'onnipresente'? Tutte le riflessioni che ho compiuto su questo
problema negli ultimi anni mi hanno portato a pensare che la prima interpretazione è molto chiara e del tutto
naturale, mentre è ben difficile dare alla seconda un significato veramente soddisfacente. Da parte mia penso
che una grandezza fisica ha sempre in realtà un valore ben determinato. Il fatto che il valore di una grandezza
sia ignoto (o persino che siamo nell'impossibilità pratica di determinarlo) non implica in alcun modo che questo
valore sia indeterminato."
COMPRENSIBILITA':
"Questa teoria che io conosco bene, avendola lungamente insegnata, è molto potente e porta ad un gran numero di
previsioni corrette, ma non fornisce, a mio parere, una visione esatta e soddisfacente dei fenomeni che essa
studia.
L. de Broglie
COMPRENSIBILITA':
"L'essenziale, quando si studia un fenomeno fisico, è di
rappresentarsi la realtà fisica che esso traduce, nel
quadro dello spazio e del tempo, e di cercare di
comprenderla."
CAUSALITA':
"Senza arrivare ad affermare in modo assoluto che il
determinismo è universale, penso che la ricerca della
causalità che collega i fenomeni fisici successivi è sempre
stata ed ancora rimane la guida più sicura nella ricerca
scientifica."
W. Pauli
Copenaghen-Göttingen
COMPRENSIBILITA':
"Spero di essere riuscito a dare un'idea della forza di sintesi dell'idea di complementarità, che attraverso
limitazioni di principio del campo di applicabilità di rappresentazioni opposte, garantisce la 'libertà da
contraddizioni' del sistema pensiero che ne fa uso".
CAUSALITA':
"...esistenza di probabilità primarie nelle leggi della natura, che non si possono ricondurre tramite l'ausilio
di opportune ipotesi a leggi deterministiche, come invece, per esempio, si può fare con le probabilità
termodinamiche della fisica classica. Questo sviluppo rivoluzionario è considerato definitivo dalla
grande maggioranza dei fisici teorici moderni, primi fra tutti Born, Heisenberg e Bohr, ai quali mi unisco
anch'io."
REALTA':
"...la concezione di oggetto materiale, o in generale fisico, come un oggetto la cui costituzione e natura è
indipendente dal modo con cui esso viene osservato. Abbiamo visto che la fisica moderna, costretta dai
fatti, ha dovuto rinunziare a questa astrazione, che risulta troppo ristretta."
W. Heisenberg
Copenaghen-Göttingen
nettamente antirealistico, e contrario a causalità e comprensibilità (uno dei più espliciti)
REALTA':
"Alla luce della teoria quantistica queste particelle elementari non sono reali nello stesso senso degli oggetti
della vita quotidiana, alberi o pietre, ma appaiono come astrazioni derivate dal materiale reale delle
osservazioni."
"Come i solidi regolari elementari della filosofia di Platone, le particelle elementari della fisica moderna
sono definite dalle condizioni matematiche di simmetria: esse non sono né eterne né invariabili e sono
perciò ben difficilmente ciò che può essere chiamato "reale" nel vero senso della parola. Piuttosto, esse
sono semplici rappresentazioni di quelle fondamentali strutture matematiche cui si giunge nel tentativo di
continuare a suddividere la materia."
"...tutti gli oppositori dell'interpretazione di Copenaghen concordano in un punto. Sarebbe desiderabile,
secondo loro, ritornare al concetto di realtà della fisica classica o, per usare un termine filosofico
generale, all'ontologia del materialismo. Essi preferirebbero ritornare all'idea di un mondo reale
oggettivo le cui particelle minime esistono oggettivamente nello stesso senso in cui esistono pietre e
alberi, indipendentemente dal fatto che noi le osserviamo o no."
COMPRENSIBILITA':
"Quasi ogni progresso nella scienza è stato pagato con un sacrificio, per quasi ogni nuova realizzazione
intellettuale si è dovuto rinunciare a posizioni e concezioni precedenti. Perciò, in un certo modo,
l'aumento della conoscenza e dell'intuizione diminuisce continuamente la pretesa dello scienziato di
'comprendere' la natura."
W. Heisenberg
CAUSALITA':
"In conclusione si potrebbe trattare quantitativamente la catena
di cause ed effetti solo allora che si considerasse come parte
del sistema l'universo intero; ma allora la fisica sparirebbe
e rimarrebbe soltanto uno schema matematico. La
suddivisione del mondo in sistema osservatore e sistema
osservato impedisce così la netta formulazione della legge
causale."
COMPRENSIBILITA': si oppone al principio di
complementarità, ma per ragioni opposte a quelle di Einsten
etc. : evitare qualsiasi riferimento ad una realtà obiettiva.
La complementarità porta ad un linguaggio utile a descrivere il
mondo atomico "ma non è un linguaggio preciso in cui
potrebbero adoperarsi i normali modelli logici; è un
linguaggio che produce delle raffigurazioni nella nostra
mente ma insieme ad esse la nozione che quelle
raffigurazioni hanno solo una vaga connessione con la
realta'."
→ Le particelle non hanno posizione e velocità determinate semplicemente perché “posizione” e “velocità” non
sono grandezze adeguate per parlare del contesto microscopico.
P.A.M. Dirac
non contribuisce al dibattito, ma pare sulla linea di Heisenberg; elabora un linguaggio formale finalizzato alla
esclusiva descrizione di risultati sperimentali.
CAUSALITA':
netta presa di posizione contro
"La causalità vale solo per un sistema indisturbato. Se un sistema è piccolo, non possiamo osservarlo senza
produrre un serio disturbo e perciò non possiamo attenderci di trovare una connessione causale fra i risultati
delle nostre osservazioni."
COMPRENSIBILITA':
"Le nuove teorie, considerate al di là della struttura matematica, sono costruite con concetti fisici che non
possono essere spiegati in termini di cose precedentemente note allo studente, e che neppure possono essere
spiegati adeguatamente con delle parole."
"I metodi di avanzamento in fisica teorica sono andati soggetti a vasti cambiamenti durante il nostro secolo. La
tradizione classica è stata di considerare il mondo come associazione di oggetti osservabili (particelle, fluidi,
campi,...) muoventisi secondo definite leggi di forza, di modo che uno poteva formarsi un'immagine mentale
nello spazio e nel tempo dell'intero schema... Tuttavia in tempi recenti è diventato sempre più evidente che la
natura funziona secondo un piano diverso."
DIRAC anziano: rivede le sue posizioni: "sono regole artificiali, ed io non posso accettare che le presenti
fondamenta siano corrette."
Le influenze filosofiche (dimostrabili)
Einstein e il positivismo machiano
Positivismo machiano: "Il nostro mondo è fatto solo di superficie - non ha profondità.
Consiste infatti soltanto delle nostre percezioni e del loro riflesso nella nostra
memoria. E' un mondo in cui non c'è nulla da cercare perché nulla è nascosto.
E' un mondo dove nulla può essere scoperto, nulla può essere appreso. E' un
mondo privo di enigmi." (Popper)
"L'impatto filosofico del positivismo di Mach fu in gran parte trasmesso dal
giovane Einstein. Ma Einstein si allontanò dal positivismo machiano, in parte
perché si rese conto con stupore di alcune delle sue conseguenze; conseguenze
che la generazione successiva di brillanti fisici, fra cui Bohr, Pauli e Heisenberg,
non solo scoprì, ma accettò con entusiasmo: essi divennero soggettivisti. Ma
l'allontanamento di Einstein avvenne troppo tardi. La fisica era diventata un
bastione della filosofia soggettivistica, ed è rimasta tale da allora in poi." (Popper)
"E' un fatto interessante che lo stesso Einstein fu per anni un positivista dogmatico e un
operazionalista. Più tardi egli rigettò questa interpretazione: nel 1950 mi disse di non
essersi mai dispiaciuto tanto di un errore quanto di questo errore." (Popper)
Le influenze filosofiche (dimostrabili)
Bohr e l'esistenzialismo danese
Il principio di complementarità: onda-particella; descrizione spazio/tempo o
in accordo con la conservazione di energia e qdm. Impossibilità di usare
contemporaneamente entrambe le descrizioni.
"In termini kierkegaardiani possiamo dire che la tesi (spazio-tempo) e l'antitesi
(causalità) non possono mai essere riuniti in una sintesi, ma debbono restare per
sempre opposti e inconciliabili." (Selleri)
"Mentre i grandi maestri (Planck, Einstein, Schroedinger) tentavano inutilmente di eliminare le contraddizioni in modo aristotelico riducendo un aspetto
all'altro, Bohr comprese la futilità di questi tentativi. Sapeva che dobbiamo
convivere con questo dilemma... e che il problema reale era di raffinare il
linguaggio della fisica in modo da fare spazio alla coesistenza dei due concetti."
(Rosenfeld)
"Non può esserci dubbio sul fatto che il precursore danese dell'esistenzialismo
moderno e della teologia neo-ortodossa, Soren Kierkegaard, abbia in una certa misura
inciso sul corso della fisica moderna grazie alla sua influenza su Bohr" (M. Jammer)
Le influenze filosofiche (dimostrabili)
I fisici tedeschi e la Lebensphilosophie
"Filosofia della vita" esistenzialistica che osteggia il razionalismo in generale Germania, dopo il 1918.
"La caduta degli Hohenzollern in Germania, lo sgretolamento dell'impero asburgico
e la fuga dell'ultimo imperatore [...], tutti insomma gli straordinari e clamorosi
avvenimenti della fine del 1918 e dell'inizio del 1919, colpirono la fantasia e
suscitarono le speranze che il vecchio mondo stesse per crollare e l'umanità
fosse sulla soglia di una nuova era e di un nuovo ordine sociale." (Nenni)
Opposizione ad ogni Weltanschauung razionale, come la dialettica, la sistemazione
logica, la spiegazione causale...
Attacchi agli scienziati ..."le accuse che il povero Max Born ebbe a subire quasi
giornalmente da parte di sua moglie, una poetessa e drammaturga mancata." (Forman)
"Quello che Voi chiamate il "materialismo di Max" è semplicemente il modo causale di
considerare le cose" (Einstein a Frau Planck)
"La conversione quasi religiosa alla non causalità... divenne un fenomeno diffuso
nella comunità dei fisici tedeschi tra l'estate e la fine del 1921. Come trascinato
da un grande risveglio, un fisico dopo l'altro dichiarava pubblicamente la lieta
novella che i fisici stavano per liberare il mondo da tale schiavitù." (Forman)
Le influenze filosofiche (dimostrabili)
J.A. Wheeler (1911-2008) e la teoria del tempo di Heidegger
Heidegger: l'esistenza dell'uomo è un progetto attivamente perseguito; il passato
viene costituito come la situazione da cui si cerca di uscire e il presente come
momento di passaggio e di costruzione.
Relativismo estremo: ogni certezza è dissolta in una questione di punto di vista
soggettivo, ogni oggettività in pura apparenza condizionata da opportunità, o
"funzionalità" al soggetto. Il tempo "superiore", il tempo "vero e proprio" è sempre
il tempo vissuto dal soggetto. Il vero tempo non conosce successione: "Il futuro
non è dopo il passato, e questo non è prima del presente. La temporalità matura
come futuro che si fa passato e presente." (Lukacs)
Esperimenti di scelta ritardata (J.A. Wheeler):
"E' sbagliato pensare quel passato come 'già esistente' in ogni dettaglio. Il 'passato' è teoria. Il passato non ha
esistenza tranne che per l'essere registrato nel presente... Ciò che abbiamo il diritto di dire circa lo spaziotempo passato, e circa gli eventi passati, è deciso da scelte – di quali misure effettuare- compiute nel passato
recente e nel presente. I fenomeni resi esistenti da queste decisioni si estendono all'indietro nel tempo nelle loro
conseguenze... Strumenti di registrazione che operano qui ed ora hanno un ruolo innegabile nel generare
ciò che appare essere accaduto. Per quanto utile possa essere nella vita di ogni giorno il dire che il mondo
esiste 'là fuori' indipendentemente da noi, questo punto di vista non può più essere mantenuto."
→ CREAZIONE DEL PASSATO A PARTIRE DALLA PROGETTUALITA' UMANA: es. onda o particella
→ esperimenti di scelta ritardata:
un arricchimento contemporaneo della Scuola di Copenaghen e Gottinga
"Nessun fenomeno elementare è un fenomeno prima dell'istante in
cui diventa un fenomeno registrato (osservato)"
"In un esperimento a scelta ritardata si scopre che una scelta fatta
qui ed ora ha conseguenze irreparabili per quello che si ha il
diritto di dire circa ciò che è già accaduto nei primissimi giorni
dell'universo, molto prima che ci fosse una qualsiasi forma di vita
sulla Terra."
(Wheeler)
scelta ritardata:
capovolgimento di causa ed effetto
Sorgente
di fotoni singoli
specchio a rifless. tot.
Specchio
Semitrasparente 1
S.s.t. 2
rivelatore (fotomoltipl.)
P1
regione della
scelta
ritardata
P2
- senza S.s.t.2: fotoni o su p1 o su p2 (fotone su singola traiettoria)
- con S.s.t.2 (spessore variabile t.c. interferenza distruttiva vs P2 e costruttiva vs. P1):
fotone su entrambe le traiettorie verso P1
- Wheeler: inserire/escludere S.s.t.2 dopo che il fotone ha già interagito con S.s.t.1
Su scala cosmica
quasar a miliardi di anni-luce di distanza + galassia (lente gravitazionale)
a
quasar
a
P1
S
b
b
S.s.t.: regione a
scelta ritardata
P2
Inserendo o meno S.s.t. noi possiamo costringere -retroattivamente- il fotone
a percorrere entrambe o una sola delle due traiettorie! → Possiamo influenzare il
passato anche su tempi paragonabili all'età dell'Universo.
Einstein e de Broglie: assurdo! Ciò dimostra che la M.Q. è incompleta!
“How is that managed? Do the ripples striking the eye send a message round to the
back part of the wave, saying “We have found an eye. Let's all crowd into it!” ”
(A. Eddington)
UNIVERSO: "Io sono una macchina gigantesca. Fornisco lo spazio e il tempo per la tua
esistenza. Non c'era un prima, prima che io cominciassi ad esistere e non ci sarà un dopo,
dopo che io avrò cessato di esistere. Tu sei un pezzetto di materia senza importanza
localizzato in una galassia senza importanza."
UOMO: "Sì, o universo, senza di te io non avrei potuto cominciare ad esistere. Tuttavia tu,
grande sistema, sei fatto di fenomeni; ed ogni fenomeno poggia su un atto di
osservazione. Tu non potresti mai nemmeno esistere senza atti elementari di registrazione
come i miei."
(Wheeler)
Completezza
Completezza della MQ significa che nella realtà materiale non esista nulla
che non sia già contenuto nel formalismo dell'attuale teoria.
Es.: conoscenza completa di un elettrone è la sua Ψ
Le due scatole di de Broglie:
Ψ
Parigi
Ψ = p φ(1) + t φ(2)
|p|² + |t|² = 1
φ(2)
φ(1)
Toky
o
Completezza = Ψ
descrizione max
è la
Completezza → rifiuto di affermazioni realistiche del tipo "l'elettrone si trova in
realtà o a Parigi o a Tokyo" (implica una localizzazione spaziale che non è data, che
manca, in Ψ)
misura a Parigi → certezza a Tokyo.
se si mantiene la completezza bisogna ammettere una delle due alternative:
- la misura di Parigi distrugge "mezzo elettrone" a Tokyo, cioè c'è azione a distanza e si
accetta l'idea che la natura non osservata sia diversa da quella osservata
- si rifiuta di parlare di un elettrone non osservato come di qualcosa che esiste nello
spazio e nel tempo
per de Broglie: l'elettrone è già a Parigi, solo che la MQ è incompleta, cioè la MQ
non fornisce il massimo dell'informazione.
Gatto di Schroedinger
Altro paradosso della completezza: la realtà
che i nostri sensi di misura ci fanno
percepire (fatta di gatti o vivi o morti) è
profondamente diversa dalla realtà non
osservata, in cui gatti in parte vivi e in
parte morti possono sussistere.
Ulteriore complicazione:
l'"amico di Wigner" (nella scatola, protetto,
osserva il gatto)
→ si ammette l'incompletezza della MQ solo
rispetto al "mondo spirituale", della
coscienza umana.
Sul principio di indeterminazione
Principio di incertezza
o
Principio di indeterminazione ?
Epistemologia/Ontologia
Il lancio dei dadi è deterministico, ma è incerto dal punto di vista pratico
La posizione di un elettrone è indeterminata, perché non c'è una causa.
Einstein, Bohm: "hidden variables" (es. Scoperta del gruppo sanguigno, 1900)
Fisica nata come costola dello "sperimentabile" dalla filosofia.
Vi ritorna con la MQ...
"All'interrogativo 'che cos'è la materia?' non si può rispondere con semplici esperimenti fisici, ma occorre
procedere a un'analisi filosofica della fisica: esso è condizionato dal quesito 'che cos'è la conoscenza?'
La filosofia che diede vita all'atomismo venne sostituita nel diciannovesimo secolo dall'analisi
sperimentale, finché questa non raggiunge una complessità tale da rendere nuovamente necessario il
ricorso all'indagine filosofica." (Reichenbach)
"...la natura non prescrive un'unica e specifica forma di descrizione, [...] la verità non è ristretta a un solo
linguaggio. Possiamo misurare le case in piedi o in metri, la temperatura in gradi Fahrenheit o Celsius; e
possiamo descrivere il mondo fisico in termini geometrici euclidei e non euclidei [...]. Quando usiamo
sistemi di misura o geometrie diversi, parliamo linguaggi differenti, pur dicendo le stesse cose. La
medesima pluralità di descrizioni sussiste, in forma più complessa, allorché il discorso verte su oggetti
non osservati: vi sono molti modi di formulare la verità e fra loro tutti logicamente equivalenti."
(Reichenbach)
Riassumendo
Causalità, Comprensibilità, Realtà:
la scuola di Berlino e quella di Copenaghen-Gottinga
Le influenze filosofiche
Scelte ritardate
Indeterminismo epistemologico ed ontologico
Completezza
