Fisica Quantistica

La fisica è disciplina che studia la natura. Ogni giorno usiamo le leggi della fisica per capire il mondo intorno a noi. Sappiamo per esempio che non possiamo reagire con un effetto se non c’è prima una causa che l’ha provocato. In questo senso non puoi scansare la testa per evitare uno schiaffo prima che effettivamente lo schiaffo sia partito. Questo è il principio di causalità alla base delle nostre azioni quotidiane.

Non solo, consideriamo la realtà continua, la notte segue il giorno e il giorno segue la notte e grazie a questa continuità e in base a ciò la realtà diventa anche prevedibile, non procede a salti: il sole sorge all’alba, non è che un determinato giorno si dimentica di sorgere e si presenta quando naturalmente dovrebbe tramontare. Ora, però, pare ci sia un’altra scienza, un’altra fisica detta dei quanti la quale afferma chiaramente che il paradigma classico non solo entra in contraddizione con i fatti sperimentali, ma al suo interno in termini di logica la meccanica classica va in contrasto con la sua stessa termodinamica.

La meccanica quantica

Ragioniamo: al suo compleanno al tuo nipotino regali una splendida automobilina radiocomandata. Il bambino è entusiasta del regalo, ci gioca tutto il giorno sfruttando tutte le possibilità che il giocattolo gli offre. Dopo qualche giorno, il gioco comincia ad annoiarlo e il bambino ha una prima alzata d’ingegno: decide di scoprire com’è fatto dentro e per questo comincia a separarne i pezzi. La conseguenza è che il giocattolo in quanto tale non esiste più.

Ognuno dei pezzi preso separatamente non serve a niente. Si parla di un passo indietro, ma in questo modo il bambino sa come il giocattolo è fatto dentro. In seguito, ha un’altra alzata d’ingegno: in questa terza fase il bambino decide di rimontare i pezzi per tornare a usare l’automobile oppure di usarli per farne un giocattolo nuovo. Questo passaggio segna l’avvento della meccanica quantica: dal cosiddetto olismo statico del giocattolo intonso all’olismo dinamico della ricostruzione, libera da schemi precostituiti, di pregiudizi, di preconcetti.

Secondo il principio galileiano qualunque fenomeno può essere considerato scientificamente autentico solo se è sperimentabile e riproducibile a volontà, Tuttavia, qualunque fenomeno naturale umano non può essere riproducibile perché interagisce con tali e tanti fattori estranei per cui non si potranno mai avere le medesime condizioni del precedente esperimento.

Entropia ed entropia “infinita”

Se ragioniamo nei termini di una natura formata da corpi isolabili, l’idea è concepibile e su questo si fondava il postulato della fisica classica, ma con la fisica quantistica questo postulato viene infranto. In un mondo in cui gli oggetti fossero separabili, pensa a un insieme di atomi che interagiscono tra loro grazie al concorso di forze ma che, tuttavia, trovano un limite nella temperatura tendente allo zero assoluto – ciò vuol dire che in queste condizioni tutti gli atomi si fermano – con la conseguenza che l’entropia diventa infinita.

L’entropia è la capacità di mutamento del corpo, per cui entropia infinita significa che la natura non diviene più, s’immobilizza, non si muove più. È un risultato questo rigorosamente matematico. Questa, tuttavia, è stata l’origine della crisi della fisica newtoniana dal momento che descrivere la natura come un insieme di atomi legati da forze si è scoperta totalmente falsa. C’è qualcos’altro. Che cosa? C’è un nuovo oggetto non localizzabile che si è convenuto chiamare vuoto quantistico.

Il vuoto quantistico

Il vuoto è qualcosa, non è il nulla, è un oggetto suscettibile di oscillazione. Attenzione, però! Il vuoto non coincide con lo spazio vuoto perché è una struttura logicamente anteriore allo spazio/tempo. Il vuoto è una struttura da cui in seguito emergerà lo spazio/tempo. È un oggetto, pensalo in astratto, capace d’interagire con tutti i corpi. Ciò vuol dire nella visione quantistica nessun corpo è mai isolabile, perché un corpo è sempre possibile isolarlo da altri corpi, ma non lo potrai mai isolare dal vuoto!

Immagina (la metafora è semanticamente sbagliata, ma la uso soltanto per farmi capire) i corpi come barche nel mare. Il mare è come il vuoto. Sai tutto della barca, del suo motore, del timone, dei piani di navigazione, grazie a tutto ciò sei in grado di fare una serie di previsioni del tipo: questa barca ci metterà tot tempo per andare dal punto A al punto B, questa barca ha qualche probabilità di entrare in collisione con un’altra, tutte previsioni possibili. A un certo punto mi accorgo che la barca comincia a oscillare. Oscilla a causa del moto ondoso del mare. La barca potrebbe anche affondare a causa di uno tsunami, quindi, da ciò comprendi che il vuoto è un oggetto fisico. Un oggetto fisico, ti ricordo, non spaziale.

La forma d’interazione di ogni corpo con il vuoto è quella per cui il corpo acquista una sua oscillazione intrinseca. In questo senso non è vero quello che dicevano i latini che la natura ha l’horror vacui, l’orrore del vuoto. No.

Il vuoto esiste

Il vuoto esiste, la natura vuole il vuoto, altrimenti l’entropia sarebbe infinita. In verità, la natura ha l’horror quietis, ovvero la natura non può rimanere immobile. Nessun oggetto al mondo, incluso il vuoto medesimo, è libero di non oscillare. Ciò ci apre delle grandi possibilità. Due o più oggetti possono oscillare in fase tra di loro, in altre parole seguendo un ritmo. Possono anche esercitare delle forze tra di loro e l’applicazione della forza rompe l’oscillazione in fase. Due ballerini litigano, uno dà uno schiaffo all’altro e non danzano più a ritmo. La dinamica della natura comprende entrambe queste forme d’interazione. Quindi, esiste una forza che può intervenire da fuori, ma c’è anche un moto dal di dentro, cioè un moto per risonanza (posso tuffarmi in piscina perché qualcuno mi ha spinto o posso tuffarmi io stesso dal trampolino).

Il mondo della forza richiede lo spazio/tempo. Nell’oscillazione in fase, la fase o se preferisci il ritmo, è al di fuori dello spazio/tempo. Ciò vuol dire che una relazione di fase si può propagare a velocità infinita. Può connettere due oggetti distanti tra loro non solo nello spazio ma anche nel tempo. Il principio di causalità non si applica alla fase, si applica alla forza. La forza, l’energia e la materia seguono il principio di causalità, nel senso che non si può ottenere un effetto prima di una causa che l’abbia provocato (non posso afferrare un oggetto al volo prima che cada).

Tuttavia, posso risuonare, cioè avere un rapporto telepatico con qualcuno che vive nella costellazione di Andromeda a più di 700 miliardi di anni luce dalla Terra o, più stupefacente ancora, con uno che sia vissuto mille anni fa o che vivrà tra mille anni. Queste sono le meraviglie del paradigma quantistico.

Il fenomeno istantaneo dell’entanglement

Fu proprio davanti a queste meraviglie che Einstein ritenne che la meccanica quantistica contenesse delle lacune difficilmente sanabili. Il paradosso EPR, dai nomi degli scienziati che lo hanno ideato, Einstein, Podolski, Rosen, è un esperimento mentale grazie al quale si affermava che il fenomeno dell’entanglement contraddiceva non solo il principio di causalità ma anche i principi della relatività ristretta in quanto l’informazione non poteva viaggiare a una velocità superiore a quella della luce. Tuttavia, ciò che Einstein non aveva considerato era la non località in cui avveniva il fenomeno istantaneo dell’entanglement.

Infatti, se ho due particelle, frammenti di una particella che si è separata, che rimangono in risonanza di fase pur se si sono allontanati l’uno dall’altro e io faccio qualcosa a una delle due particelle, istantaneamente anche l’altra ne sente l’effetto. Questo sembrerebbe negare il principio di causalità, valido nella località dello spazio/tempo, ma al difuori dello spazio/tempo siamo nella non località, nel senso che non esiste più lo spazio o il tempo che separa le due particelle. Tuttavia, se Einstein ne rimase scettico, Jung, grazie alla sua amicizia con Wolfgang Pauli, altro fisico quantistico che glielo aveva raccontato, ne fu entusiasta. tanto che ebbe a commentare: “Allora la natura ammette la possibilità di comportamenti istantanei, sincronici!”

Cosa diventa il vuoto?

Allora si finisce per comprendere l’inconscio collettivo. In questo modo che cosa diventa il vuoto? Diventa l’archivio di tutte le esperienze naturali che ci sono state, ci sono e ci saranno. Ogni cosa che avviene nell’universo corrisponde a una qualche fluttuazione. Questa fluttuazione va a riempire un “serbatoio” [uso il vocabolo non in senso spaziale] a cui chiunque può attingere e chiunque si può mettere in relazione con chiunque altro. Tutte meraviglie che dimostrano l’incredibile capacità della fisica quantistica di mettere in crisi il senso comune che ci siamo costruiti faticosamente nel nostro vivere quotidiano.