di Fausto Intilla - www.oloscience.com

1. Alla ricerca del reale …dove nulla, è come appare.
(di Fausto Intilla – www.oloscience.com )
Correva l’anno 1975, quando negli
Stati Uniti uscì la prima edizione
de: “The Tao of Physics: An
Exploration of the Parallels
Between Modern Physics and
Eastern Mysticism”, del fisico
americano (di origini austriache)
Fritjof Capra; tradotto in italiano da
Giovanni Salio ed edito per la
prima volta in Italia nel 1982 con il
titolo semplificato in: “Il Tao della
fisica” (ed. Adelphi, Milano).
Tuttavia, soltanto una decina d’anni
dopo, agli inizi degli anni Novanta,
divenne un bestseller internazionale (tradotto in 23 lingue!). Ci vollero
dunque circa due decenni, affinché le idee e le argomentazioni esposte
nel libro in questione, iniziassero a diffondersi anche tra la gente
comune (con o senza una determinata formazione scientifica). Per
milioni di persone, fu dunque la scoperta di una “realtà fisica” ben
diversa, da come l’avevano sempre immaginata; dove a farsi strada, è
la consapevolezza di un’illusione che per migliaia di anni (dai tempi di
Democrito fino a quelli di Cartesio), ha plasmato ogni cultura del
mondo occidentale: quella di un mondo materiale, i cui costituenti
fondamentali, seppur infinitamente piccoli, si presentano sempre come
delle “solide palline indistruttibili/indivisibili” (per qualsiasi forma
della materia, dai gas ai solidi). Un’illusione talmente radicata nelle
nostre menti, poiché pilastro fondamentale del nostro pensiero
razionale e dunque del nostro percorso evolutivo (culturale e biologico),
che ancora oggi, agli studenti delle scuole superiori, nei corsi di chimica
e fisica, viene narrata la favoletta delle “palline solide”, chiamate
elettroni, che ruotano attorno ad un nucleo di altre “palline solide”,
chiamate protoni e neutroni. Lo stesso discorso vale per lo spin degli
elettroni, ancor oggi immaginato erroneamente come la “rotazione di
una pallina” attorno al proprio asse (il momento angolare intrinseco di
una particella, è tutt’altra cosa). Fortunatamente, almeno gli “addetti ai
lavori”, da circa un secolo a questa parte (grazie soprattutto al principio
di esclusione di Pauli, a quello di indeterminazione di Heisenberg e
all’equazione di Dirac, enunciati rispettivamente nel 1925, 1927 e nel

2. 1928) hanno potuto farsi un’idea piuttosto convincente/ragionevole di
come “funzionano le cose” nel mondo subatomico; ma soltanto a partire
dagli inizi degli anni Ottanta, con l’invenzione del microscopio ad
effetto tunnel (STM, dall'inglese: Scanning Tunneling Microscope),
hanno potuto accertare e migliorare notevolmente la loro visione e
comprensione del mondo nanoscopico (da cui l’avvento delle prime
nanotecnologie, verso la metà degli anni Novanta).
Ciò che viene messa in discussione quindi, è la “consistenza stessa della
materia”, anche nelle sue forme più “solide” a noi conosciute e dunque
osservabili ad occhio nudo. Dopo che Einstein nel 1905, attraverso la
teoria della Relatività Ristretta, identificò la massa di qualsiasi “oggetto
materiale” come una forma complessa di energia (m = E/c^2), ci vollero
circa altri dieci anni prima che Niels Bohr, insieme ad Einstein ed altri
fisici di quell’epoca, nel 1913, posero le basi di quella che attualmente
è conosciuta come: la vecchia teoria dei quanti. Tuttavia, si dovette
attendere fino al 1924, per un input decisivo allo sviluppo della
meccanica quantistica; risale infatti a quell’anno (1924), l’ipotesi di de
Broglie sul dualismo onda-particella, per tutta la materia, oltre ai quanti
di luce (λ = h/p ; dove λ è la lunghezza d’onda di de Broglie, h è la
costante di Planck e p è l’impulso). Le prime formalizzazioni
fondamentali della meccanica quantistica, vennero date dalla
meccanica delle matrici (1925) e da quella ondulatoria (1926). Ancora
oggi, l’interpretazione più diffusa (in tutto sono una dozzina!) in ambito
accademico della meccanica quantistica, è quella che risale alla fine
degli anni Venti del XX secolo, conosciuta con il nome di:
interpretazione di Copenaghen.
Ciò che via via, col passare dei decenni e con gli ulteriori sviluppi della
meccanica quantistica, sia in termini di formalizzazione (grazie ai
contributi di Wolfgang Pauli a partire dagli anni Cinquanta del secolo
scorso), sia in termini sperimentali (grazie ai lavori di Anton Zeiliger a
partire dagli anni Novanta del secolo scorso, nell’ambito del
teletrasporto quantistico e degli stati di Bell, che solo pochi anni fa
hanno dato il colpo di grazia al Realismo locale), si è ben compreso, è
la natura della nostra “realtà fisica”: essa è soprattutto non locale ed è
formata solo da campi d’energia che in determinate condizioni,
assumono l’aspetto di particelle elementari (tutte le teorie quantistiche
dei campi poggiano essenzialmente su questo concetto di “realtà
fisica”). Ad emergere è dunque un nesso assai considerevole con la
famosa equazione di Einstein (E = mc^2), dove in sostanza la massa di
qualsiasi “oggetto materiale”, è da intendersi come una forma
complessa di energia. Ne “Il Tao della fisica”, F. Capra ci ricorda che:

3. “Nel ventesimo secolo, l’esplorazione del mondo subatomico ha
rivelato la natura intrinsecamente dinamica della materia; ha mostrato
che i costituenti dell’atomo, le particelle subatomiche, sono
configurazioni dinamiche che non esistono in quanto entità isolate, ma
in quanto parti integranti di una inestricabile rete di interazioni. Queste
interazioni comportano un flusso incessante di energia che si manifesta
come scambio di particelle; un’azione reciproca dinamica in cui le
particelle sono create e distrutte in un processo senza fine, in una
continua variazione di configurazioni di energia. Le interazioni tra
particelle danno origine alle strutture stabili che formano il mondo
materiale, il quale a sua volta non rimane statico, ma oscilla in
movimenti ritmici. L’intero universo è quindi impegnato in un
movimento e in un’attività senza fine, in una incessante danza cosmica
di energia”. Qualche pagina più avanti, nello stesso libro, Capra
sottolinea il fatto che: “La metafora della danza cosmica ha trovato
nell’Induismo la più profonda e splendida espressione nell’immagine
del dio Śiva che danza. (…) La danza di Śiva simboleggia non solo i
cicli cosmici di creazione e distruzione, ma anche il ritmo quotidiano
di nascita e morte che nel misticismo indiano è considerato la base di
tutta l’esistenza. Al tempo stesso, Śiva ci ricorda che le molteplici forme
del mondo sono ‘maya’ (non fondamentali, ma illusorie e sempre
mutevoli), creandole e dissolvendole nel flusso incessante della sua
danza”.
Oggi tutta la fisica moderna delle
particelle si basa essenzialmente sul
Modello Standard. Dopo la conferma
(…più che scoperta, visto che venne
teorizzato da Peter Higgs già nel lontano
1964) del bosone di Higgs, nel 2012,
grazie a determinati esperimenti eseguiti
al Large Hadron Collider di Ginevra,
rimangono tuttavia ancora molte cose che
il Modello Standard non riesce a spiegare;
tra cui l’intensità dell’interazione tra le
particelle elementari di “materia” o di
forza, con il campo di Higgs. In sostanza
quindi il meccanismo di Higgs è in grado
di dirci da dove proviene la massa, ma
non quale sarà il suo valore. La cosa più
assurda, in tale contesto, sta nel fatto che la massa delle particelle
(ovvero l’intensità dell’interazione con il campo di Higgs) deve essere
Scultura del dio Śiva, al CERN
di Ginevra

4. inserita arbitrariamente (senza alcuna base/modello di calcolo) nella
teoria, sulla base dei risultati sperimentali!
Il semplice fatto che il neutrone è leggermente più pesante del protone,
la dice lunga sulla struttura del mondo fisico che noi tendiamo a dare
per scontata. Se tale differenza di massa fosse di segno opposto (ovvero
se fosse il protone ad essere più “pesante” del neutrone), il protone
perderebbe la propria stabilità e diventerebbe radioattivo. Potrebbe
andare incontro ad un decadimento beta inverso, trasformandosi in un
neutrone ed emettendo un positrone ed un neutrino elettronico. Mentre
se tale differenza fosse ancora più marcata, la fusione dei protoni in
nuclei di elio al centro delle stelle diventerebbe assai difficile se non
addirittura impossibile; per cui non avrebbero modo di formarsi gli
elementi pesanti. In ciascuno dei due casi l’universo sarebbe molto
diverso da come lo conosciamo; e quasi certamente non saremmo
neppure qui ad osservarlo, visto che persino la nostra esistenza non
sarebbe possibile. Ricordando infine il fatto che neutroni e protoni, in
ultima analisi, sono a loro volta costituiti da quark up e down (un quark
“d” e due quark “u” per il protone; un quark “u” e due quark “d” per il
neutrone), formulando la seguente domanda, scopriamo il limite delle
nostre attuali conoscenze dettate dal Modello Standard: perché il quark
down interagisce con il campo di Higgs in maniera più intensa rispetto
al quark up? Ad oggi, nessuno è in grado di dare una risposta
ragionevole a tale domanda.
Dopo questa breve digressione sul campo di Higgs, è opportuno fare un
piccolo passo indietro e tornare al concetto di massa, intesa nella sua
accezione più moderna, come una forma complessa di energia. Ebbene
molte delle più grandi menti della fisica teorica, negli ultimi trent’anni
vollero andare addirittura oltre il concetto di energia, ed iniziarono a
porsi la seguente domanda: ma se la massa non è nient’altro che una
forma complessa di energia, da cosa è costituita a sua volta, l’energia?
Nel 1990, il grande fisico americano John Archibald Wheeler (1911-
2008), propose la seguente risposta/soluzione: l’energia non è
nient’altro che una forma complessa di informazione (da cui elaborò la
sua nota teoria “it from bit”). Ciò che Wheeler aveva intuito, in
sostanza, è che tutte le entità fisiche conosciute dell’Universo, in ultima
analisi, sono costituite da forme complesse di informazione, che in
determinate strutture e condizioni, danno origine a primitive forme di
energia; le quali a loro volta, in determinate strutture e condizioni,
danno origine ad oggetti di cui è possibile misurarne la massa. Wheeler,
negli ultimi anni della sua vita, rimase fermamente convinto del fatto
che, per dirla con le sue stesse parole: “Tutte le entità fisiche

5. dell’Universo hanno un’origine ‘teorica informazionale’ e lo stesso
Universo, è di natura partecipativa”. Ora, se pensiamo ai principi della
meccanica quantistica ortodossa (interpretazione di Copenaghen),
inerenti al fenomeno del collasso della funzione d’onda (dove ogni
osservatore è di fondamentale importanza nel processo in questione) e
al modo in cui la “realtà fisica” prende forma in tale contesto, ci
accorgiamo che le intuizioni di Wheeler sono assolutamente in linea
con quanto la fisica moderna (teorica e sperimentale) ha da offrirci.
Ma a pensarla come lui vi è persino un altro fisico di fama
internazionale (a mio avviso destinato al premio Nobel), già citato nel
presente articolo, che risponde al nome di: Anton Zeilinger. Egli infatti,
già diversi anni fa ebbe a dire: “La meccanica quantistica,
correttamente interpretata, è una teoria dell’Informazione”.
Concludo il presente articolo, citando nuovamente F.Capra: “I fisici
sono giunti a comprendere che tutte le loro teorie dei fenomeni naturali,
comprese le ‘leggi’ che formulano, sono creazioni della mente
dell’uomo; proprietà della nostra mappa concettuale della realtà, più
che proprietà della realtà stessa. Questo schema concettuale è
necessariamente limitato e approssimato, come lo sono tutte le teorie
scientifiche e le ‘leggi della natura’ che esso contiene. Tutti i fenomeni
naturali sono in definitiva interconnessi e per spiegare uno qualsiasi di
essi, dobbiamo comprendere tutti gli altri; il che, ovviamente, è
impossibile. I grandi successi della scienza sono dovuti alla possibilità
di introdurre approssimazioni. In tal modo, se ci si accontenta di una
‘conoscenza’ approssimata della natura, si possono descrivere gruppi
di fenomeni opportunamente scelti, ignorandone altri meno importanti.
Così è possibile spiegare un gran numero di fenomeni a partire da
alcuni di essi e di conseguenza si possono capire diversi aspetti della
natura in modo approssimativo senza dover comprendere tutto quanto
in una volta sola”.