Il Linguaggio della Quantistica

Siete capaci di immaginare il mondo reale?


Quello che state per leggere ha il seguente – e apparente – obiettivo:
sfidare le parole
a raccontare – a farci immaginare – la Natura secondo la Meccanica Quantistica, ma senza linguaggio matematico.
E dato che questo non è un thriller, vi diciamo subito (attenzione: spoiler) che la sfida sarà persa. Ma la fatica, forse, non sarà stata inutile.

La Quantistica è quella parte della Fisica che da oltre cent’anni pare descrive piuttosto bene il mondo nel quale viviamo. Così ci garantiscono gli studiosi. Va detto, per onestà, che non si tratta dell’ultimo modello in fatto di Fisica: dopo i Quanti, c’è stato il Modello Standard per le particelle elementari, poi abbiamo dedotto la materia oscura, scoperto la radiazione cosmica di fondo, infine tirato fuori la Teoria delle Stringhe e ora – vi scriviamo dal 2018 – siamo alle prese con altre novità come la cosiddetta “Teoria M”. E in tutto questo restano ancora da saldare certi vecchi conti con la gravitazione.

I “Mattoni” di Leggerescrivere sono articoli lunghi: di seguito trovate un’introduzione e i primi paragrafi. Se vi piace, ci sono i link per scaricare l’intero articolo in PDF, EPUB (ebook generico) o MOBI (ebook per Kindle).


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Citare Einstein è abbastanza anacronistico. Il suo massimo lavoro scientifico è di 100 anni fa. E’ come se io cercassi di farmi un’idea su dove stia andando la letteratura contemporanea citando una frase di Pirandello.”
dal forum di “Scienze Matematiche”

A sinistra, Walter “Heisenberg” White, protagonista della serie televisiva Breaking Bad. A destra, il vero Werner Karl Heisenberg, premio Nobel per la Fisica nel 1932 (fonte)

Ma – ci siamo chiesti – almeno la vecchia quantistica potremo spiegarla, a immaginarla, attraverso le parole? Abbiamo già detto che la nostra risposta è no. Ma se volessimo lasciare uno spiraglio, un “no virgola” – ed è quello che intendiamo fare -, allora la proposta diventa: “no, a meno forse di ‘imparare a cambiare la nostra struttura concettuale’ ”.

Di cosa stiamo parlando? Del reale obiettivo dell’articolo, ambizioso fino a rasentare la ὕβϱις (hýbris, o tracotanza) della tragedia greca. Stiamo parlando di allenare l’intelligenza e la capacità di meditazione come se fossero muscoli. Chi fa attività fisica sa che una seduta di allenamento, o workout, è composta da una sequenza di esercizi, che spesso prevedono l’uso di attrezzi o strumenti. Un esempio di esercizio sono le trazioni alla sbarra.
In modo analogo, questo articolo è un esercizio: il tema – la Meccanica Quantistica – è lo strumento e gioca il ruolo della sbarra, mentre il fatto di ragionarci sopra – da non matematici – corrisponde a fare le trazioni.
Per questo abbiamo detto che la fatica, forse, non sarà inutile: anche se perderemo questa sfida, avremo muscoli mentali un po’ più forti, capaci di affrontare sfide sempre più complesse. E magari un giorno ci rivedremo di nuovo qui, per vincere perfino questa.


Un Doodle che Google ha dedicato nel 2013 a Erwin Schrödinger, per il 126° anniversario della nascita. Il gatto si riferisce al noto paradosso che porta il suo nome.

“Il futuro non è più quello di una volta”


Paul Valèry

Chi è il Lettore Ideale di questo articolo.

in matematica, l’identità di Eulero (1748) è il caso particolare della formula di Eulero in cui la variabile è uguale a pi greco. Questa uguaglianza è stata chiamata da Feynman“la formula più straordinaria in matematica” e “il gioiello di Eulero”)

Il nostro lettore ideale non capisce la matematica e quindi non apprezza l’identità di Eulero 🙂

“Lettore ideale” è un concetto che abbiamo scoperto grazie a Umberto Eco, in particolare in Lector in Fabula (Milano, Bompiani, 1979) e nelle successive Sei Passeggiate nei Boschi narrativi (Milano, Bompiani, 1994). In sostanza, per Eco il testo è una “macchina pigra” che ha bisogno dell’azione volontaria e attiva di un lettore: questo Lettore può essere Empirico (io o voi o qualunque persona reale che legge un testo) o Ideale. Il lettore Ideale, a differenze di quello Empirico, è un’astrazione creata dall’Autore. E’ al lettore ideale che l’Autore si rivolge mentre scrive, supponendolo dotato di certe caratteristiche e aspirazioni. Ed è in base al Lettore Ideale, che l’Autore sviluppa il testo con un certo stile, con certi contenuti, e via dicendo.
Già nel 1935 Albert Einstein si preoccupava del suo Lettore Ideale, scrivendo assieme a Leopold Infeld il libro divulgativo “L’evoluzione della fisica” (Bollati Boringhieri, Torino, 1965):

“Durante la redazione del libro ci siamo molto preoccupati delle caratteristiche del nostro presunto lettore e ne abbiamo discusso a lungo. Lo abbiamo supposto dotato di molte qualità atte a compensare una totale mancanza di cognizioni concrete in fatto di fisica e matematica. Lo abbiamo immaginato pieno d’interesse per le idee fondamentali della fisica e della filosofia. […] il nostro intento sarà raggiunto, se queste pagine indurranno il lettore a meditare sull’eterna lotta impegnata dall’inventivo intelletto umano, per giungere a una miglior comprensione delle leggi che governano i fenomeni fisici.”

Terminato di leggere il libro, ci siamo resi conto che – almeno con noi – Einstein e Infeld avevano raggiunto l’intento. E questo, a rigor di logica, ci autorizzava a immedesimarci nel loro Lettore Ideale: un’esperienza intellettuale che ci ha gratificato per diversi minuti.

A questo punto, vogliamo anche noi un Lettore Ideale. Con umiltà, lo modelleremo a nostra  immagine e somiglianza. Ed ecco che presa “un poco di argilla rossa, fece la carne, fece le ossa, ci sputò sopra, ci fu un gran tuono”[1] ed è in questo modo che nasce il nostro  Lettore Ideale: avido di libri e curioso di ogni storia, capace non solo di interessarsi ai processi di scoperta e indagine sul mondo, ma di emozionarsi di fronte all’avventura della scienza e della conoscenza, come di fronte all’ascesa di una montagna che si perde oltre le nuvole. E infine coraggioso, anzi incosciente, perché affronta questa avventura senza l’attrezzatura necessaria: e pur temendo che la propria arrogante ignoranza scientifica possa farlo precipitare, fa del suo meglio per restare aggrappato al suo tempo, capirci qualcosa e sviluppare un’opinione sul mondo di cui è fatto e di cui fa parte.

Il nostro lettore ideale ha già spulciato qualche testo divulgativo di Meccanica Quantistica e ne conosce per sommi capi i concetti principali.[2] Non si aspetta qui di trovare un Bignami sull’argomento o una “Quantistica for Dummies”. Si aspetta qualcos’altro, anche se non sa bene cosa: e adesso si sta chiedendo se valga la pena proseguire nella lettura.

Per concludere, il nostro lettore ideale “ritiene che la scienza, tutto sommato, sia un gioco assai elegante al quale prendere parte. Lo aiuta a mettere ordine dentro e fuori, a rimanere costantemente meravigliato dalle cose del mondo, ma soprattutto a sapersi scemo e così a prendere meno sul serio la vita, che non fa mai male.”[3]

[1] Francesco Guccini, “La Genesi”, in Opera Buffa, 1973
[2] Sono comunque stati inseriti, in nota, riferimenti web (di solito wikipedia) o bibliografici ai concetti di volta in volta trattati
[3] http://www.fisicisenzapalestra.com/spalestrati/


Prima di proseguire, proponiamo due citazioni (ne troverete altre nel testo completo). Sarà forse utile rileggerle alla fine, per valutare il senso dell’articolo.

“Quando nuovi insiemi di fenomeni inducono a cambiamenti negli schemi di pensiero […], perfino il più eminente dei fisici incontra difficoltà insormontabili. Poiché la richiesta di cambiamento degli schemi mentali può generare la sensazione che il terreno sfugga da sotto i piedi […]. Credo che a questo punto difficilmente le difficoltà possano essere sopravvalutate. Quando uno ha sperimentato la disperazione con cui intelligenti e concilianti uomini di scienza hanno reagito alla richiesta di un cambiamento dei propri schemi mentali, può solo rimanere stupito che simili rivoluzioni nella scienza siano semplicemente state possibili.”

W. Heisemberg, Across the frontiers, Harper & Row, New York, 1974, pag. 162.

“La fisica quantistica [richiede] una nozione di realtà sostanzialmente diversa da quella della fisica classica. […] La meccanica quantistica richiede anche una logica sostanzialmente diversa da quella della fisica classica, [e mostra] così matematicamente che la rottura col senso comune richiesto dalla fisica dei quanti è sia radicale che irrimediabile.”

Piergiorgio Odifreddi, http://itis.volta.alessandria.it/episteme/odifr1.html.

fonte

Riassunto semiserio dei paragrafi

Nel primo paragrafo abbiamo preso di petto la suggestione che la Fisica Quantistica esercita non solo su gente come noi, popolino curioso e profano, ma sugli stessi studiosi che l’hanno scoperta ed esplorata. E’ subito emerso, però, come la suggestione sia un terreno infido e dal secondo paragrafo abbiamo cercato di sbarazzarcene. Ma ci è rimasta appiccicata alle dita per tutto il pezzo, e vedrete che alla fine farà un casino.

Dal terzo paragrafo abbiamo spostato l’attenzione sulle parole della quantistica, con lo scopo di indagare quale fosse il linguaggio idoneo a narrare questa nuova realtà. Sono state introdotte alcune citazioni a nostro avviso significative (ma anche suggestive, e forse un tantino fastidiose), pronunciate da Heisemberg e Bohr, scienziati protagonisti del processo di nascita e sviluppo della Fisica Quantistica. Eccone un estratto:

“Le unità più piccole della materia non sono oggetti fisici nel senso ordinario del termine”

“Il linguaggio, quando si tratta di atomi, può essere usato solo come accade in poesia”.

Giunto al quarto paragrafo, abbiamo pensato che stavamo abusando della pazienza dei nostri lettori ideali ed empirici (se per caso ce n’erano, dell’un tipo e dell’altro). Dovevamo fare ordine e così abbiamo messo in fila un po’ di date e di concetti.

Nel quinto paragrafo abbiamo ripreso il tema delle parole: Feynman, che i quanti li conosce bene, ci ha spiegato il rassicurante modello atomico “vecchia maniera” e noi abbiamo confrontato quel modello con le frasi di Heisemberg e Bohr. Questo confronto ha evidenziato l’inefficienza del linguaggio – parole e frasi – a rappresentare una descrizione del mondo così lontana dal senso comune, così controintuitiva, così incredibile. E con l’aiuto del vecchio Galileo Galilei, abbiamo preso atto che l’unico linguaggio capace oggi di mostrare e dimostrare il mondo è il linguaggio matematico.

Nel paragrafo sei – “DI COSA PARLIAMO QUANDO PARLIAMO DI ∆ φ” – abbiamo preso sul serio la citazione di Bohr e provato a immaginare la poesia del futuro. Un po’ per celia e un po’ per non morir.
Nel paragrafo sette, ci siamo chiesti cosa fosse poi questo linguaggio matematico.

Nel paragrafo otto ci siamo detti che il linguaggio – quale che fosse – è soltanto una mappa rispetto al territorio che descrive. E che dunque quel territorio – la realtà delle particelle subatomiche descritte dalla meccanica quantistica – viene sì espresso dal linguaggio matematico in modo efficace e funzionale, ma resta inaccessibile nella sua struttura profonda. Un passaggio di questo genere porta discutibili conseguenze, per lo più nefaste. Ne cito due: rispolverare la millenaria diatriba sulla sostanza (substantia) ed esaminare l’orientamento riduzionista della scienza.

Nel paragrafo nove – “…MENTRE PENSAVA A SE STESSO PENSANTE” abbiamo accennato agli sviluppi delle neuroscienze correlate alle scoperte della Fisica (ma anche della Chimica e della Biologia molecolare). Sviluppi che impattano sul concetto di coscienza e in pratica su quel che sappiamo del modo in cui noi stessi funzioniamo.
Ma a quel punto forse eravamo stanchi del viaggio, o troppo eccitati. Fatto sta che all’improvviso, tra il paragrafo nove e il paragrafo dieci, è saltato ogni freno inibitorio e ci siamo abbandonati a stomachevoli orge di fascino e suggestione.

Nel paragrafo dieci, una volta confessato come abbiamo scelto di pensarla, ci siamo rimessi alla clemenza della corte dei lettori. Col capo chino e il cuore contrito.
Al termine trovate una Bibliografia Essenziale.


Il fascino pericoloso della suggestione

Prima di scaricare l’articolo, sempre ammesso che sia vostra intenzione farlo, ci è sembrato doveroso un warning sui pericoli della suggestione.

Che vuol dire suggestionare?

Dal dizionario Garzanti: “influire su qualcuno e condizionarne il comportamento”. Dall’Accademia della Crusca: “[la suggestione è un] processo psichico per cui un individuo accetta un’opinione di altri senza una valutazione critica”. Dall’Enciclopedia Treccani: “Fenomeno della coscienza per cui un’idea, una convinzione, un desiderio, un comportamento sono imposti dall’esterno, da altre persone (la forma estrema è la s. ipnotica)”

L’etimo latino però, è suggerĕre, suggerire. Perché un suggerimento dovrebbe generare imposizione e influenza? Suggerere (sub – gerere), letteralmente, sta per “portare sotto”, ”condurre sotto”. Forse, un suggerimento può suggestionare perché si rivela suggestivo. Il Treccani definisce “suggestivo” qualcosa “che induce uno stato di abbandono sentimentale e di patetica commozione”. L’etimo è il medesimo. Si tratta di una conduzione o gestione (gerere) che ha a che fare con qualcosa che sta al di sotto di qualcos’altro (sub). La suggestione ipnotica per esempio lavora al di sotto della soglia della coscienza, bypassa quindi la razionalità per rivolgersi ad altri aspetti della personalità.

Ecco che già soltanto indagare il termine suggestione ci confonde, al punto che qualcuno potrebbe rimanerne affascinato. E chi oserebbe negare che la Meccanica Quantistica sia davvero affascinante? Ma chiunque lo affermi dovrà fare molta attenzione, perché “affascinante” deriva dal latino fascinum e ha due significati principali: 1) incantesimo, malia, stregoneria, maleficio, malocchio, e 2) membro virile”[1]. Lo strappo dell’apparente inconciliabilità tra le due definizioni ce lo ricuce Wikipedia, spiegando che col termine fascinum si indicavano degli amuleti fallici a scopo apotropaico (ossia lo scopo di allontanare stregonerie e incantesimi)

In soli tre capoversi la Fisica Quantistica rivela un aspetto stregonesco e ipnotizzante, e arriva a suggerire indecenti analogie anatomiche. Insistere con le suggestioni vuol dire mettere i piedi in un terreno infìdo, paludoso, interpretativo: vuol dire rischiare fin da subito di andare contro l’interpretazione di Copenaghen[2], e quindi contro l’ortodossia in materia di Quantistica. Non ce lo potremmo mai permettere, e basta un briciolo di buon senso per riconoscerlo.

[1] www.dizionario-latino.com.
[2] Cfr: http://www.robertobigoni.it/Fisica/EPR/quattro.htm

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