Lucidi del seminario

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
2
1. Introduzione
3
XX secolo – Hanno luogo alcune delle più grandi e radicali rivoluzioni
della storia della scienza.
“Oggi
“Oggi la
la
(Popper,
1956,
La
teoria
dei
quanti
(Popper, 1956, La teoria dei quanti e
e
della
scoperta
scientifica)
della scoperta scientifica)
Elena Di
Bernardino
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Giugno ‘10
fisica
fisica è
è in
in crisi”
crisi”
lo
scisma
nella
lo scisma nella Fisica
Fisica in
in
Poscritto
Poscritto alla
alla Logica
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
1. Introduzione:
idea del percorso che si seguirà
Parola greca Epistéme:
me 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
“Verso uno
uno scopo
scopo infinito,
infinito, verso
verso lo
lo studio
studio di
di problemi
problemi sempre
sempre nuovi,
nuovi, più
più generali,
generali,
più
più profondi
profondi e
e sottoposti
sottoposti a
a controlli
controlli sempre
sempre più
più rigorosi”.
rigorosi”.
(Popper,
(Popper, 1959,
1959, Logica
Logica della
della Scoperta
Scoperta Scientifica)
Scientifica)
Tensione dello scienziato ad un’approssimazione, sempre migliore,
della realtà con i suoi modelli e le sue teorie empiriche.
4
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
“I fisici
fisici si
si rassegnarono
rassegnarono a
a rinunciare
rinunciare all'idea
all'idea di
di un
un fondamento
fondamento meccanicistico
meccanicistico
della
realtà”
ed
ancora:
“La
teoria
del
campo
elettrico
di
Faraday
della realtà” ed ancora: “La teoria del campo elettrico di Faraday e
e Maxwell
Maxwell
rappresenta
probabilmente
la
più
profonda
trasformazione
subita
dai
rappresenta probabilmente la più profonda trasformazione subita dai fondamenti
fondamenti
della
fisica
dopo
Newton.”
della fisica dopo Newton.”
(Einstein,
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
difficili)
5
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
“Le particelle
particelle elementari
elementari seguono
seguono la
la legge
legge newtoniana
newtoniana del
del moto
moto del
del punto
punto
materiale.
materiale. Questa
Questa è
è la
la base
base sulla
sulla quale
quale Lorentz
Lorentz ottenne
ottenne la
la sua
sua sintesi
sintesi tra
tra la
la
meccanica
di
Newton
e
la
teoria
di
campo
di
Maxwell.
meccanica di Newton e la teoria di campo di Maxwell.
Il
Il punto
punto debole
debole della
della sua
sua teoria
teoria sta
sta nel
nel fatto
fatto che
che essa
essa tenta
tenta di
di determinare
determinare ii
fenomeni
fenomeni attraverso
attraverso combinazioni
combinazioni di
di equazioni
equazioni differenziali
differenziali alle
alle derivate
derivate parziali
parziali
(le
equazioni
di
campo
di
Maxwell)
e
equazioni
differenziali
ordinarie
(equazioni
(le equazioni di campo di Maxwell) e equazioni differenziali ordinarie (equazioni di
di
moto
per
il
punto
materiale)
e
questo
metodo
è
ovviamente
innaturale.”
moto per il punto materiale) e questo metodo è ovviamente innaturale.”
(Einstein,
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
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
6
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 XX
indipendente
delle teorie due sistemi
“Lo
“Lo sviluppo
sviluppo della
della scienza
scienza durante
durante il
il XX secolo
secolo è
è caratterizzato
caratterizzato da
da due sistemi
della relatività
e della
meccanica
teorici
indipendenti
l'uno
dall'altro:
la
teorici essenzialmente
essenzialmente
indipendenti
l'uno
dall'altro: quantistica
la teoria
teoria della
della relatività
relatività e
e
la
la teoria
teoria dei
dei quanti.”
quanti.”
(Einstein,
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
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” .)
7
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
“In generale
generale non
non è
è compito
compito diretto
diretto dell'uomo
dell'uomo di
di scienza
scienza filosofare
filosofare ma
ma
certamente
diventa
inevitabile
in
un'epoca
in
cui,
come
in
quella
attuale,
certamente diventa inevitabile in un'epoca in cui, come in quella attuale, gli
gli
stessi
fondamenti
della
fisica
sono
diventati
problematici.
stessi fondamenti della fisica sono diventati problematici.
In
In un'epoca,
un'epoca, come
come la
la presente,
presente, in
in cui
cui l'esperienza
l'esperienza ci
ci obbliga
obbliga a
a cercare
cercare un
un
nuovo
nuovo più
più solido
solido fondamento,
fondamento, il
il fisico
fisico non
non può
può semplicemente
semplicemente lasciare
lasciare al
al
filosofo
la
considerazione
critica
dei
fondamenti
teorici.”
filosofo la considerazione critica dei fondamenti teorici.”
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
(Einstein,
difficili)
Perché il fisico si trova in prima linea?
Perché egli è chiamato ad esporsi direttamente circa i fondamenti teorici
della sua disciplina?
“Egli
“Egli possiede
possiede la
la capacità
capacità
(Einstein,
1950,
(Einstein, 1950, Pensieri
Pensieri
di
di sentire
sentire dove
dove la
la scarpa
scarpa fa
fa male.”
male.”
degli
anni
difficili)
degli anni difficili)
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2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l’indagine scientifica
9
L’esempio della scarpa di Einstein :
Lo scienziato dovrà comprendere dove una teoria può rivelarsi più fallace:
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Dietro queste idee si celano nuove vocazioni dello scienziato:
Lo
Lo scienziato
scienziato popperiano
popperiano ed
ed einsteiniano
einsteiniano ha
ha un
un
anelito
anelito di
di profonda
profonda comprensione.
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
10
Popper promotore di un nuovo ruolo della scienza:
Nuova interpretazione e nuova caratterizzazione della scienza
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“Piuttosto
“Piuttosto il
il vero
vero progresso
progresso della
della scienza
scienza tende
tende verso
verso uno
uno scopo
scopo infinito,
infinito,
potremmo
potremmo dire
dire asintotico.”
asintotico.”
(Popper,
(Popper, 1959,
1959, Logica
Logica della
della Scoperta
Scoperta Scientifica)
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.
Elena Di
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“Le
“Le teorie
teorie sono
sono reti
reti gettate
gettate per
per catturare
catturare quello
quello
mondo”:
per
razionalizzarlo,
per
spiegarlo,
mondo”: per razionalizzarlo, per spiegarlo, per
per
rendere
la
trama
sempre
più
sottile.”
rendere la trama sempre più sottile.”
che
che noi
noi chiamiamo
chiamiamo “il
“il
dominarlo.
Ci
sforziamo
dominarlo. Ci sforziamo di
di
(Popper,
(Popper, 1959,
1959, Logica
Logica della
della Scoperta
Scoperta Scientifica)
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.)
11
2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l’indagine scientifica
12
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)
Elena Di
Bernardino
Dalla rivoluzione einsteiniana Popper trae un esempio brillante
del suo criterio di demarcazione tra:
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“In
“In vero,
vero, credo
credo che
che sia
sia stata
stata proprio
proprio la
la teoria
teoria di
di Einstein
Einstein che
che mi
mi ha
ha condotto
condotto ad
ad
occuparmi
di
filosofia
della
scienza”
occuparmi di filosofia della scienza”
(Popper,
(Popper, 1974,
1974, Il
Il problema
problema della
della demarcazione
demarcazione in
in La
La Logica
Logica delle
delle scienze
scienze
sociali
e
altri
saggi)
sociali e altri saggi)
2. Il rapporto tra la speculazione
filosofica e l’indagine scientifica
Criterio di demarcazione (o criterio di falsicicabilità o criterio di confutabilità)
Elena Di
Bernardino
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“Ma
“Ma implica
implica che,
che, finché
finché non
non possiamo
possiamo dare
dare una
una descrizione
descrizione di
di una
una possibile
possibile
confutazione
della
teoria,
allora
quella
teoria
è
al
di
là
della
scienza
confutazione della teoria, allora quella teoria è al di là della scienza empirica.”
empirica.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e
filosofia)
filosofia)
Einstein seppe, secondo Popper, rispondere alla domanda:
Sotto quali condizioni devo ammettere che la mia teoria è insostenibile?
13
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”.
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“Dobbiamo
“Dobbiamo quindi
quindi imparare
imparare una
una lezione:
lezione: non
non possiamo
possiamo mai
mai sapere
sapere quale
quale sarà
sarà la
la
prossima
parte
della
scienza
che
dovrà
essere
sottoposta
a
revisione.”
prossima parte della scienza che dovrà essere sottoposta a revisione.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e
filosofia)
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
Popper parla
parla di
di “tentativo
“tentativo di
di comprensione
comprensione del
del grado
grado di
di
teoria
scientifica”
(Popper,
1959,
Logica
della
scoperta
teoria scientifica” (Popper, 1959, Logica della scoperta
corroborazione
corroborazione di
di una
una
scientifica)
scientifica)
14
3. L'aspettazione disillusa e l'incipit di
una teoria scientifica
Nascita di una teoria scientifica attraverso “aspettazione disillusa”
problema
problema da
da risolvere
risolvere
Metafora popperiana della scala:
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Bernardino
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“Qualche
“Qualche volta,
volta, mentre
mentre scendiamo
scendiamo una
una scala,
scala, ci
ci accade
accade di
di scoprire
scoprire improvvisamente
improvvisamente
che
ci
aspettavamo
un
altro
scalino
(che
non
c'è),
o
al
contrario,
che
che ci aspettavamo un altro scalino (che non c'è), o al contrario, che non
non ci
ci
aspettavamo
nessun
altro
scalino,
ed
invece
ce
n'è
ancora
uno.”
aspettavamo nessun altro scalino, ed invece ce n'è ancora uno.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
Problema delle aspettazioni inconsce.
Uomini “animali ideologici”,
più che semplici “animali razionali”.
15
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
Elena Di
Bernardino
Si hanno quindi, nella visione popperiana della scienza:
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Si struttura così il modo di procedere della scienza razionale:
“Problemi
“Problemi –
– teorie
teorie –
– critiche.”
critiche.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
16
3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
17
Popper e la sopravvalutazione del “Problema della verificazione di una teoria”
Elena Di
Bernardino
“Einstein stesso
stesso non
non riteneva
riteneva che
che la
la sua
sua teoria
teoria della
della relatività
relatività generale
generale fosse
fosse vera
vera
“Einstein
anche se
se credeva
credeva che
che costituisse
costituisse un'approssimazione
un'approssimazione migliore
migliore di
di quella
quella
anche
rappresentata dalla
dalla teoria
teoria di
di Newton.”
Newton.”
rappresentata
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
(Popper,
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Einstein difese in molti agoni le sue teorie della relatività, ma:
3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
In Einstein si condensa proprio quell'uomo di scienza aperto e critico che Popper
auspica:
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Bernardino
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“L'epoca
“L'epoca dell’autoritarismo
dell’autoritarismo della
della scienza
scienza è
è passata,
passata, e
e
proprio
alla
rivoluzione
einsteiniana.”
proprio alla rivoluzione einsteiniana.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della
io
io credo
credo per
per sempre,
sempre, grazie
grazie
scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
Einstein non tramutò mai la sua scienza nell'impossibilità di conoscenza della
realtà:
“Scopo
“Scopo principale
principale della
della scienza
scienza rimane
rimane infatti,
infatti, per
per Einstein,
Einstein, il
il tentativo
tentativo di
di far
far
corrispondere
la
varietà
caotica
della
nostra
esperienza
sensibile
ad
un
pensiero
corrispondere la varietà caotica della nostra esperienza sensibile ad un pensiero
logicamente
logicamente uniforme.”
uniforme.”
(Popper,
(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
Quindi:
18
3. Il ruolo focale di Einstein nel pensiero
popperiano
Caratteristiche che vivono in Einstein essenziali per Popper:
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“Noi
“Noi non
non sappiamo
sappiamo se
se questa
questa spinta
spinta di
di conoscenza
conoscenza si
si concretizzerà
concretizzerà mai
mai in
in un
un
sistema
concluso
oppure
no.
Di
fronte
a
questa
questione
si
è
inclini
a
rispondere
sistema concluso oppure no. Di fronte a questa questione si è inclini a rispondere
negativamente.
negativamente. Pur
Pur lottando
lottando in
in continuazione
continuazione con
con ii problemi
problemi che
che si
si presentano,
presentano,
tuttavia
tuttavia non
non si
si vorrà
vorrà mai
mai rinunciare
rinunciare alla
alla speranza
speranza che
che questo
questo supremo
supremo fine
fine
possa
possa essere
essere raggiunto
raggiunto con
con un'approssimazione
un'approssimazione altissima.”
altissima.”
(Einstein, 1950,
1950, da
da Pensieri
Pensieri degli
(Einstein,
degli anni
anni difficili)
difficili)
Questo fa di Einstein un modello senza uguali nella storia della scienza con il quale Popper si
relaziona continuamente.
19
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:
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Giugno ‘10
20
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
teoria di
di relatività
relatività andava
andava a
a spiegare
spiegare tutto
tutto quello
quello che
che era
era in
in grado
grado di
di spiegare
spiegare
“La
Newton e,
e, oltre
oltre a
a ciò,
ciò, molte
molte cose
cose in
in più,
più, che
che la
la teoria
teoria classica
classica sembrava
sembrava non
non
Newton
essere in
in grado
grado di
di motivare
motivare adeguatamente.”
adeguatamente.”
essere
Elena Di
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(Popper, 1969,
1969, Problemi
Problemi scopi
scopi e
e responsabilità
responsabilità della
della scienza
scienza in
in Scienza
Scienza e
e filosofia)
filosofia)
(Popper,
21
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:
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Nella comprensione dei problemi che suscita risiede quindi la possibilità del
miglioramento della teoria stessa:
“E' capire
capire fino
fino a
a che
che punto
punto il
il sistema
sistema della
della meccanica
meccanica classica
classica si
si sia
sia dimostrato
dimostrato
“E'
inadeguato a
a servire
servire da
da base
base per
per tutta
tutta la
la fisica.”
fisica.”
inadeguato
(Einstein, 1950,
1950, da
da Pensieri
Pensieri degli
degli anni
(Einstein,
anni difficili)
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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Descrizione quadridimensionale
dei fenomeni, caratterizzata
della trasformazione di Lorentz:
“il tempo non risulta più essere indipendente
dallo spazio e dal moto”
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:
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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
“Nelle leggi
leggi della
della meccanica
meccanica classica
classica c'è
c'è un
un punto
punto insoddisfacente
insoddisfacente ,, e
e cioè
cioè il
il fatto
fatto
che
la
stessa
costante
di
massa,
m,
compare
due
volte
in
due
vesti
differenti,
che la stessa costante di massa, m, compare due volte in due vesti differenti,
vale
vale a
a dire
dire come
come massa
massa inerziale
inerziale nella
nella legge
legge del
del moto
moto e
e come
come massa
massa
gravitazionale
nella
legge
della
gravitazione
..[…]
…
queste
due
gravitazionale nella legge della gravitazione ..[…] … queste due leggi
leggi non
non fanno
fanno
altro
che
spostare
tutto
il
problema
all'individuazione
delle
forze
agenti,
in
altro che spostare tutto il problema all'individuazione delle forze agenti, in
particolare
particolare di
di quelle
quelle agenti
agenti a
a distanza,
distanza, senza
senza però
però risolverlo
risolverlo nella
nella sua
sua interezza”
interezza”
(Einstein,
1950, da
da Pensieri
Pensieri degli
(Einstein, 1950,
degli anni
anni difficili)
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.
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
General Scholium, nella seconda
edizione dei Principia (1713).
Ecco la traduzione del brano contenente questa famosa annotazione:
“Non
“Non sono
sono ancora
ancora stato
stato in
in grado
grado di
di scoprire
scoprire la
la ragione
ragione di
di queste
queste proprietà,
proprietà, della
della
gravità
di
fenomeni,
e
non
voglio
fingere
ipotesi.
Qualunque
cosa
che
non
venga
gravità di fenomeni, e non voglio fingere ipotesi. Qualunque cosa che non venga
dedotta
dedotta dalla
dalla fenomeni
fenomeni deve
deve essere
essere definita
definita come
come una
una ipotesi,
ipotesi, e
e le
le ipotesi,
ipotesi, siano
siano
esse
esse metafisiche
metafisiche o
o fisiche,
fisiche, o
o tratte
tratte in
in base
base a
a qualità
qualità occulte,
occulte, o
o meccaniche,
meccaniche, non
non
hanno
hanno posto
posto nella
nella filosofia
filosofia sperimentale.
sperimentale. In
In questa
questa particolare
particolare filosofia
filosofia le
le
proposizioni
proposizioni sono
sono dedotte
dedotte da
da fenomeni,
fenomeni, e
e successivamente
successivamente rese
rese generali
generali per
per
induzione.”
induzione.”
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:
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
Ora ci interessiamo di comprendere come:
SCOPO:
Essenzialmente l'analisi di Popper in merito si sofferma su due aspetti:
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”.
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
“L'uomo
“L'uomo di
di scienza
scienza deve
deve provare
provare con
con coraggio
coraggio ad
ad indovinare,
indovinare, a
a congetturare
congetturare con
con
audacia,
che
aspetto
abbiano
queste
realtà
più
interne.”
audacia, che aspetto abbiano queste realtà più interne.”
(Popper,
(Popper, 1974,
1974, Il
Il problema
problema della
della demarcazione
demarcazione in
in La
La Logica
Logica delle
delle scienze
scienze sociali
sociali e
e
altri
saggi)
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
o nei
nei casi
casi più
più
“Là dove
dove domina
domina il
il caso,
caso, la
la regolarità
regolarità viene
viene esclusa,
esclusa, o
fortunati
è
reinserita
nella
trattazione
solo
attraverso
uno
studio
fortunati è reinserita nella trattazione solo attraverso uno studio
probabilistico
probabilistico dei
dei fenomeni.”
fenomeni.”
(Popper,
(Popper, 1959,
1959, Logica
Logica della
della scoperta
scoperta scientifica)
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)
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
“Il mondo
mondo è
èo
o non
non è
è regolato
regolato da
da leggi
leggi rigorose?”
rigorose?”
“Il
(Popper, 1959,
1959, Logica
Logica della
della scoperta
scoperta scientifica)
scientifica)
(Popper,
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
scienziato deve
deve rimanere
rimanere interessato
interessato alla
alla verità,
verità, o
o almeno
almeno alla
alla migliore
migliore
“Lo
approssimazione di
di essa;
essa; la
la teoria
teoria non
non è
è per
per lui
lui soltanto
soltanto uno
uno strumento
strumento bensì
bensì
approssimazione
qualcosa in
in più”.
più”.
qualcosa
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
fisica)
(Popper,
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.
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
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
“Se potessimo
potessimo essere
essere certi
certi delle
delle nostre
nostre affermazioni
affermazioni circa
circa queste
queste osservabili
osservabili non
non
avremmo
avremmo bisogno
bisogno di
di ricorrere
ricorrere alle
alle probabilità”.
probabilità”.
(Popper,
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica).
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.
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
“E
“E non
non determinare
determinare ciò
ciò che
che in
in realtà
realtà è,
è, o
o si
si muove,
muove, nello
nello spazio-tempo
spazio-tempo del
del
sistema.”
sistema.”
(Einstein,
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili).
difficili).
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
Seminario 4/7
Giugno ‘10
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
della modellazione
modellazione degli
degli eventi
eventi spaziotemporali
spaziotemporali
“Invece
solamente le
le distribuzioni
distribuzioni probabilistiche
probabilistiche delle
delle possibili
possibili
solamente
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
difficili)
(Einstein,
reali, fossero
fossero fornite
fornite
reali,
misure nel
nel tempo.”
tempo.”
misure
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
“A mio
mio avviso
avviso ogni
ogni uomo
uomo è
è libero
libero di
di scegliere
scegliere la
la direzione
direzione del
del proprio
proprio sforzo
sforzo e
e di
di
trarre
conforto
dalle
meravigliose
parole
di
Lessing
secondo
cui
la
ricerca
della
trarre conforto dalle meravigliose parole di Lessing secondo cui la ricerca della
verità
verità è
è più
più preziosa
preziosa del
del suo
suo possesso”
possesso”
(Einstein,
(Einstein, 1950,
1950, Pensieri
Pensieri degli
degli anni
anni difficili)
difficili)
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
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
“L'ingerenza dello
dello scienziato
scienziato nella
nella preparazione
preparazione di
di un
un esperimento
esperimento o
o della
della sua
sua
interpretazione
scientifica
sono
ovviamente
guidate
dalla
teoria;
sono
invenzioni
interpretazione scientifica sono ovviamente guidate dalla teoria; sono invenzioni
o
o prodotti
prodotti della
della conoscenza
conoscenza dell'uomo
dell'uomo di
di scienza,
scienza, quindi,
quindi, in
in quanto
quanto tali,
tali, sono
sono
ineliminabili
ineliminabili dall'esperimento
dall'esperimento stesso.
stesso. Ma
Ma questo
questo non
non ha
ha nulla
nulla a
a che
che fare
fare con
con
l'intrusione
dell'osservatore
o
del
soggetto
nella
fisica”.
l'intrusione dell'osservatore o del soggetto nella fisica”.
(Popper,
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
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”
33
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.
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
Popper la definì l'epoca della “tesi della fine della strada”.
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 :
Elena Di
Bernardino
“Dove completa
completa va
va intenso
intenso come
come la
la possibilità
possibilità che
che la
la meccanica
meccanica quantistica
quantistica
“Dove
segnasse,
almeno
in
linea
di
principio,
la
fine
della
strada
della
fisica”.
segnasse, almeno in linea di principio, la fine della strada della fisica”.
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
fisica)
(Popper,
Seminario 4/7
Giugno ‘10
Anche se lo stesso Einstein riconobbe sempre la rivoluzione della fisica
quantistica come ci riporta Popper:
“Einstein affermò
affermò infatti:
infatti: “Probabilmente
“Probabilmente io
io credo
credo che
che mai
mai fino
fino ad
ad ora
ora si
si era
era
“Einstein
sviluppata una
una teoria
teoria capace
capace di
di fornire
fornire un
un mezzo
mezzo per
per interpretare
interpretare e
e calcolare
calcolare un
un
sviluppata
complesso così
così eterogeneo
eterogeneo di
di fenomeni
fenomeni dell'esperienza,
dell'esperienza, come
come la
la meccanica
meccanica
complesso
quantistica”.
quantistica”.
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
fisica)
(Popper,
La posizione
posizione di
di Popper
Popper in
in merito
merito è
è chiara
chiara e
e coincide
coincide con
con quella
quella einsteiniana:
einsteiniana:
La
“Il problema
problema posto
posto da
da Einstein
Einstein era
era se
se la
la fisica
fisica quantistica
quantistica fosse
fosse completa.
completa. Einstein
Einstein
“Il
disse di
di no;
no; Bohr
Bohr di
di si.
si. Non
Non ho
ho dubbi
dubbi che
che avesse
avesse ragione
ragione Einstein”.
Einstein”.
disse
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
fisica)
(Popper,
34
4. La teoria dei quanti come teoria della
“fine della strada”
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
Così Einstein sintetizza il motivo di questa incompletezza della fisica quantistica:
“Einstein affermò
affermò infatti:
infatti: “Io
“Io credo
credo che
che la
la rappresentazione
rappresentazione quantistica
quantistica non
non sia
sia
“Einstein
nient'altro che
che il
il prodotto
prodotto di
di un'interpretazione
un'interpretazione statistica
statistica della
della natura
natura e
e quindi
quindi
nient'altro
un'interpretazione
incompleta
delle
sue
stesse
leggi”.
un'interpretazione incompleta delle sue stesse leggi”.
(Popper, 1956,
1956, La
La teoria
teoria dei
dei quanti
quanti e
e lo
lo scisma
scisma nella
nella fisica)
fisica)
(Popper,
35
5. Tentando delle conclusioni
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
36
5. Tentando delle conclusioni
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
37
Bibliografia:
Elena Di
Bernardino
Seminario 4/7
Giugno ‘10
38