Fisica o Misticismo? Le nuove frontiere della Fisica Quantistica
di Vincenzo Fanelli
Tratto da "Nea Agorà" dicembre 2002/gennaio 2003 - anno VIII nn.4/02 - 1/03
Per anni l'uomo si è spinto verso le esplorazioni spaziali alla ricerca di nuove meraviglie nella speranza di comprendere meglio la natura dell'universo che lo circonda. In seguito, ha scoperto che sotto i suoi occhi esiste un mondo inesplorato e che contiene tutte le risposte di cui ha bisogno: il mondo subatomico. La realtà che ci circonda è governata da leggi empiriche abbondantemente studiate da Isac Newton e che costituiscono la fisica attraverso cui si esplora e si misura il mondo. Ad esempio, se si lasciano cadere dei massi da una montagna, è possibile calcolarne la velocità ed i tempi di rotolamento.
Per la fisica classica tutto deve essere misurabile e prevedibile. Grazie ad essa è stato possibile mandare l'uomo sulla Luna. Con questi strumenti i fisici si accingevano ad esplorare il mondo dell'infinitamente piccolo senza sapere che tutte le loro nozioni sarebbero state improvvisamente stravolte. La curiosità di conoscere la costituzione del "primo mattone" della materia li ha spinti in un luogo dove le leggi della fisica newtoniana sono inservibili.
La natura dei "mattoni" della materia che costituisce la realtà che ci circonda smentirono le aspettative dei ricercatori i quali pensavo di trovare piccoli ma solidi elementi; invece, trovarono impalpabili onde di energia. La solida materia che ci circonda è organizzata da onde energetiche che, come le onde radio, non possono essere individuate precisamente nello spazio in quanto presenti ovunque. Ad esempio, la penna sulla nostra scrivania può essere individuata nello spazio, mentre le onde radio della stazione che ascoltiamo non possono essere individuate con precisione in quanto sono presenti ovunque.
Le sorprese per i fisici non erano finite in quanto le onde di energia sono in grado di divenire anche solide particelle. Si scontrarono con un paradosso della natura difficilmente spiegabile con la logica: come può esistere qualcosa che è impalpabile ma che allo stesso tempo è tangibile? Questo paradosso emerse grazie a due fisici che dimostrarono separatamente che la luce può essere sia un onda che una particella: Thomas Young e Albert Einstein
Nel lontano 1803 Thomas Young eseguì un esperimento per accertare la natura della luce. Un fascio di luce solare passava attraverso un foro; davanti a questo foro vi era un pannello con due fenditure verticali che potevano essere coperte con un stoffa; infine, dietro al pannello con le due fenditure vi era un muro su quale poteva riflettersi la luce proveniente dalle aperture. Quando una delle due fenditure verticali veniva scoperta, il muro si illuminava con la luce solare in un determinato punto.
In seguito, scoprì anche la seconda fenditura; sul muro vi doveva essere la somma della luce proveniente dalle due aperture. Invece, le cose andarono diversamente: sulla parete si proiettarono una serie di strisce alternate chiare e scure e la luce non appare nello stesso punto di quando era aperta solo una fenditura. Questo era dovuto ad un fenomeno di interferenza della meccanica ondulatoria. Le onde di luce passando dalle due fenditure interferiscono e in alcuni punti si rafforzano (strisce chiare) in altri si annullano (strisce scure). Questo esperimento dimostrò la luce è composta da onde.
Tratto da "Nea Agorà" dicembre 2002/gennaio 2003 - anno VIII nn.4/02 - 1/03
Per anni l'uomo si è spinto verso le esplorazioni spaziali alla ricerca di nuove meraviglie nella speranza di comprendere meglio la natura dell'universo che lo circonda. In seguito, ha scoperto che sotto i suoi occhi esiste un mondo inesplorato e che contiene tutte le risposte di cui ha bisogno: il mondo subatomico. La realtà che ci circonda è governata da leggi empiriche abbondantemente studiate da Isac Newton e che costituiscono la fisica attraverso cui si esplora e si misura il mondo. Ad esempio, se si lasciano cadere dei massi da una montagna, è possibile calcolarne la velocità ed i tempi di rotolamento.
Per la fisica classica tutto deve essere misurabile e prevedibile. Grazie ad essa è stato possibile mandare l'uomo sulla Luna. Con questi strumenti i fisici si accingevano ad esplorare il mondo dell'infinitamente piccolo senza sapere che tutte le loro nozioni sarebbero state improvvisamente stravolte. La curiosità di conoscere la costituzione del "primo mattone" della materia li ha spinti in un luogo dove le leggi della fisica newtoniana sono inservibili.
La natura dei "mattoni" della materia che costituisce la realtà che ci circonda smentirono le aspettative dei ricercatori i quali pensavo di trovare piccoli ma solidi elementi; invece, trovarono impalpabili onde di energia. La solida materia che ci circonda è organizzata da onde energetiche che, come le onde radio, non possono essere individuate precisamente nello spazio in quanto presenti ovunque. Ad esempio, la penna sulla nostra scrivania può essere individuata nello spazio, mentre le onde radio della stazione che ascoltiamo non possono essere individuate con precisione in quanto sono presenti ovunque.
Le sorprese per i fisici non erano finite in quanto le onde di energia sono in grado di divenire anche solide particelle. Si scontrarono con un paradosso della natura difficilmente spiegabile con la logica: come può esistere qualcosa che è impalpabile ma che allo stesso tempo è tangibile? Questo paradosso emerse grazie a due fisici che dimostrarono separatamente che la luce può essere sia un onda che una particella: Thomas Young e Albert Einstein
Nel lontano 1803 Thomas Young eseguì un esperimento per accertare la natura della luce. Un fascio di luce solare passava attraverso un foro; davanti a questo foro vi era un pannello con due fenditure verticali che potevano essere coperte con un stoffa; infine, dietro al pannello con le due fenditure vi era un muro su quale poteva riflettersi la luce proveniente dalle aperture. Quando una delle due fenditure verticali veniva scoperta, il muro si illuminava con la luce solare in un determinato punto.
In seguito, scoprì anche la seconda fenditura; sul muro vi doveva essere la somma della luce proveniente dalle due aperture. Invece, le cose andarono diversamente: sulla parete si proiettarono una serie di strisce alternate chiare e scure e la luce non appare nello stesso punto di quando era aperta solo una fenditura. Questo era dovuto ad un fenomeno di interferenza della meccanica ondulatoria. Le onde di luce passando dalle due fenditure interferiscono e in alcuni punti si rafforzano (strisce chiare) in altri si annullano (strisce scure). Questo esperimento dimostrò la luce è composta da onde.
Ma Einstein e Plank misero in evidenza la natura corpuscolare della luce in quanto agiva sulla materia come particella..
Ci troviamo nuovamente di fronte al dualismo onde-particelle, qualcosa che è può essere individuato in un punto dello spazio ma che allo stesso tempo non lo è. La meccanica quantistica ci dice che le due verità possono coesistere e che nessuna esclude l'altra. Se noi rifacciamo l'esperimento considerandolo in termini di particelle (fotoni), ci troviamo di fronte ad un altro enigma; quando è aperta una sola fenditura, la particella viene sparata e colpisce il muro in un determinato punto, lo stesso punto che invece sarà scuro se apriamo anche la seconda fenditura.
Le domande che sorgono sfidano la logica:
Come fa la particella a sapere che deve colpire proprio quel determinato che invece sarà scuro quando l'altra fenditura sarà aperta e che ci sono due aperture? E le informazioni come fanno a circolare così velocemente?
Il fisico E. H. Walker esprime un'ipotesi suggestiva: i fotoni possiedono un livello di coscienza, dato per che coscienza si intende qualcosa che sia in grado di elaborare informazioni ed agire di conseguenza. E nell'esperimento di Young accade proprio questo: i fotoni sono a conoscenza del fatto che una o entrambe le fenditure sono aperte e si regolano di conseguenza. Un'altra deduzione molto forte è la seguente: l'universo è costituito da schemi di energia consci.
Il dualismo onde-particelle sembrava un incredibile "koan zen" proposto dalla natura per spingere l'uomo ad elevarsi verso una nuova visione della realtà.
Cominciava a prendere piede una nuova fisica (Fisica Quantistica) che, contrariamente a quella classica, afferma l'impossibilità di prevedere con certezza alcuni fenomeni a livello subatomico.
Albert Einstein non era d'accordo e cercò in tutti i modi di screditarla basandosi sul fatto che la Fisica Quantistica mostra alcuni fenomeni il cui funzionamento non può essere spiegato razionalmente.
In altre parole non svela ciò che avviene dietro il sipario calato del palcoscenico. Nel 1935 pubblicò un esperimento svolto con altri ricercatori, Rosen e Podolski (conosciuto come l'effetto "Einstein-Podolsky-Rosen"), nella speranza di mettere in evidenza le lacune delle nuove teorie.
Due particelle venivano lanciate in direzioni opposte. La particella A, durante il suo tragitto incontra una carica magnetica che ne devia la direzione verso l'alto. Cosa succede alla particella B che segue il suo tragitto senza incontrare elementi che ne deviano la direzione? In teoria dovrebbe continuare la sua traiettoria in linea retta; invece, la natura rispose con un altro paradosso non spiegabile: la particella B deviava la direzione assumendo un moto contrario alla sua gemella. In altre parole deviava la sua direzione verso il basso.
Se la particella A, grazie al magnete, deviava la sua direzione verso destra, la particella B si dirigeva verso sinistra. Quello che accade nella zona A influenza l'area B. Questo esperimento dimostra che:
1. le particelle sono in grado di comunicare tra di loro trasmettendo ed elaborando informazioni.
2. la comunicazione è istantanea.
Ci troviamo nuovamente di fronte al dualismo onde-particelle, qualcosa che è può essere individuato in un punto dello spazio ma che allo stesso tempo non lo è. La meccanica quantistica ci dice che le due verità possono coesistere e che nessuna esclude l'altra. Se noi rifacciamo l'esperimento considerandolo in termini di particelle (fotoni), ci troviamo di fronte ad un altro enigma; quando è aperta una sola fenditura, la particella viene sparata e colpisce il muro in un determinato punto, lo stesso punto che invece sarà scuro se apriamo anche la seconda fenditura.
Le domande che sorgono sfidano la logica:
Come fa la particella a sapere che deve colpire proprio quel determinato che invece sarà scuro quando l'altra fenditura sarà aperta e che ci sono due aperture? E le informazioni come fanno a circolare così velocemente?
Il fisico E. H. Walker esprime un'ipotesi suggestiva: i fotoni possiedono un livello di coscienza, dato per che coscienza si intende qualcosa che sia in grado di elaborare informazioni ed agire di conseguenza. E nell'esperimento di Young accade proprio questo: i fotoni sono a conoscenza del fatto che una o entrambe le fenditure sono aperte e si regolano di conseguenza. Un'altra deduzione molto forte è la seguente: l'universo è costituito da schemi di energia consci.
Il dualismo onde-particelle sembrava un incredibile "koan zen" proposto dalla natura per spingere l'uomo ad elevarsi verso una nuova visione della realtà.
Cominciava a prendere piede una nuova fisica (Fisica Quantistica) che, contrariamente a quella classica, afferma l'impossibilità di prevedere con certezza alcuni fenomeni a livello subatomico.
Albert Einstein non era d'accordo e cercò in tutti i modi di screditarla basandosi sul fatto che la Fisica Quantistica mostra alcuni fenomeni il cui funzionamento non può essere spiegato razionalmente.
In altre parole non svela ciò che avviene dietro il sipario calato del palcoscenico. Nel 1935 pubblicò un esperimento svolto con altri ricercatori, Rosen e Podolski (conosciuto come l'effetto "Einstein-Podolsky-Rosen"), nella speranza di mettere in evidenza le lacune delle nuove teorie.
Due particelle venivano lanciate in direzioni opposte. La particella A, durante il suo tragitto incontra una carica magnetica che ne devia la direzione verso l'alto. Cosa succede alla particella B che segue il suo tragitto senza incontrare elementi che ne deviano la direzione? In teoria dovrebbe continuare la sua traiettoria in linea retta; invece, la natura rispose con un altro paradosso non spiegabile: la particella B deviava la direzione assumendo un moto contrario alla sua gemella. In altre parole deviava la sua direzione verso il basso.
Se la particella A, grazie al magnete, deviava la sua direzione verso destra, la particella B si dirigeva verso sinistra. Quello che accade nella zona A influenza l'area B. Questo esperimento dimostra che:
1. le particelle sono in grado di comunicare tra di loro trasmettendo ed elaborando informazioni.
2. la comunicazione è istantanea.
Questo ultimo punto fu pienamente dimostrato nel 1982 grazie a Alain Aspect, fisico dell'Istituto di Ottica dell'Università di Parigi a Orsay (Francia), che eseguì un esperimento simile al precedente, ma i cambi di regolazione potevano essere fatti all'ultimo microsecondo; questo permetteva di essere certi che le informazioni, se viaggiano alla velocità della luce, non potessero essere scambiate tra le particelle. Ma la natura rispose ancora una volta: le particelle comunicavano ugualmente.
La comunicazione istantanea poteva significare che la velocità della luce poteva essere infranta, fatto non accettato da Einstein e da buona parte dei fisici. L'effetto "Einstein-Podolsky-Eosen" voleva dimostrare come le teorie della nuova fisica non erano in grado di spiegare il funzionamento di alcuni meccanismi.
Ma l'effetto fu contrario alle aspettative: i ricercatori, accettando il presupposto che la velocità della luce non può essere infranta, elaborarono una teoria secondo la quale esiste un sistema di comunicazione diverso da quello che noi conosciamo, una comunicazione di tipo non locale.
I fenomeni quantistici dimostrano che le informazioni circolano con sistemi che vanno al di là della nostra comprensione classica. Una logica deduzione di quanto appena esposto è la seguente: non esiste alcuna separatezza nell'universo. E questo apre le porte alla spiegazione di alcuni fenomeni poco presi in considerazione della scienza come la telepatia, fenomeno istantaneo. Il fatto più divertente è che la fisica quantistica fornisce uno strumento matematico per comprovare l'esistenza di fenomeni telepatici, manifestazioni rigettate dai fisici ma con cui sono costretti a scontrarsi.
Ma qual è la natura della realtà? Noi siamo abituati a vedere e concepire quello che è attorno a noi in tre dimensioni: lunghezza, altezza, larghezza e tutto si svolge in un contesto scandito dal tempo.
La meccanica quantistica afferma altro. Per farvi comprendere il suo funzionamento ricorrerò ad un semplice esperimento. Supponiamo che io sia seduto ad una scrivania e di fronte a me vi sia un interruttore collegato a due lampadine. Quando schiaccio l'interruttore una delle due si accenderà ma non posso sapere in anticipo quale lampadina, dato che l'interruttore è aleatorio: vi sono il 50% delle probabilità che si accenda la lampadina A o la B. In questo esperimento vi sono un osservatore (io) e il sistema osservato (interruttore e lampade).
Le due possibilità sono racchiusa nella funzione d'onda, una elaborazione matematica che ci dice quello che potrebbe accadere (e non una certezza come nella fisica classica); la funzione d'onda dell'esperimento in questione contiene due possibilità (si accende la lampadina A o la B), ma quando aziono l'interruttore e si accende, ad esempio, la lampadine B, la funzione d'onda muta in quanto la possibilità della lampadina A cessa di esistere. Questo fenomeno si chiama collasso della funzione d'onda: svaniscono tutte le possibilità tranne quella che si è concretizzata.
Prima che io (osservatore) accerti che la lampadina B è accesa, vi è una potenzialità poliedrica di sviluppo della funzione d'onda. Quando osservo cosa accade vi è un passaggio da tante possibilità ad una dando luogo al salto quantico (passaggio da più probabilità ad una). Quindi, nell'esperimento delle due lampade non vi sono tre dimensioni, ma sei (tre per ciascuna lampadina); se le lampade sono quattro, le dimensioni sono 12.
Ma la domanda che sorge è:
quando si verifica il passaggio da un sistema pluridimensionale ad uno tridimensionale (compatibile con la nostra esperienza), in quale momento collassa la funzione d'onda? Quando tutte le possibilità svaniscono tranne una?
Secondo la meccanica quantistica questo avviene quando l'osservatore guarda e/o studia il sistema osservato. In altre parole, la coscienza umana ha la capacità di determinare il salto quantico. Supponiamo di fare l'esperimento in maniera automatica: io non entro nella stanza e il bottone che accende le lampade scatta automaticamente dopo un minuto. Quindi all'interno della stanza, dopo un minuto, una lampada si sarà accesa e per accertamene devo entrare e guardare.
La meccanica quantistica afferma che prima di quel preciso momento non esisteva nessuna lampada accesa: la mia osservazione, la mia coscienza ha determinato un salto quantico facendo emergere una delle due realtà.
David Bohm, professore di fisica al Birbeck College, Università di Londra, afferma che la Fisica Quantistica ci propone un nuovo strumento di pensiero e di interpretazione della realtà dove non esistono parti separate dell'universo in quanto connesse ad un livello profondo privo di discontinuità.
Ma se tutto è collegato e non esiste separazione, come mai sono seduto su una sedia solida e la materia mi appare nettamente separata?
Tutto ciò che ci circonda è energia che assume determinate forme in base alla diversa velocità di vibrazione. È come vedere un onda nel mare: ci sembra un'entità ben distinta ma è il mare che acquisisce quella determinata forma.
David Bohm, ha dedotto che la realtà non è oggettiva ma soggettiva, l'universo e la materia per come noi la conosciamo non è altro che una grande illusione creata dai cinque sensi, un grande e dettagliato ologramma. Cos'è un ologramma? Si tratta di una foto a tre dimensioni.. Qual è la differenza tra un foto normale e un ologramma, a prescindere dalle tre dimensioni? Se fotografo una persona con una normale macchina, taglio in due la foto e distruggo una delle due parti, la metà restante non può permettermi di ricostruire la metà scomparsa.
In una foto olografica, invece, la metà superstite contiene dentro di sé le informazioni per ricostruire la metà mancante, come se al suo interno vi fosse tutta la persona. A convalidare questo fenomeno vi è un altro fatto interessante: in una foto normale se voglio ritoccare un'imperfezione, non incontro nessuna difficoltà; in un ologramma sono costretto trasformare radicalmente tutto l'oggetto in quanto in ogni parte dell'ologramma è contenuta l'informazione del difetto che voglio correggere. Ogni parte dell'ologramma contiene tutte le informazioni dell'intero soggetto.
Solo paragonando l'universo ad un ologramma possiamo spiegare il legame non locale delle particelle in grado di comunicare istantaneamente, dove la separatezza delle particelle non è altro che pura illusione. David Bohm ci dice utilizzare un nuovo strumento di pensiero per comprendere la realtà, metodo già esistente. Per oltre 2000 anni alcune persone si sono impegnate per svilupparlo grazie all'introspezione e agli studi psicologici: le filosofie e le religioni orientali.
Sembra che quando i ricercatori si spingono a sondare la natura ad un livello molto profondo, si scontrano con paradossi non spiegabili da un punto di vista razionale. La natura illusoria della realtà sembra affermare che siamo tutti intimamente collegati; ad esempio, un ragazzo che beve un bicchiere d'acqua in Italia è profondamente collegato ad un altro in Cina che sonnecchia sotto un albero.
Questa affermazione non sembra poi così innovativa se prendiamo in considerazione ciò i mistici affermano da tempo: la realtà è un'illusione e siamo tutti connessi. Ogni elemento sembra essere organizzato da un elemento superiore.
Concludendo, esaminiamo cosa affermano le nuove teorie:
1. la materia è costituita da onde di energia
2. questi schemi di energia sono consci
3. la coscienza dell'uomo potrebbe essere in grado di far collassare le funzioni d'onda ed influire sulla realtà
4. nell'universo non esiste alcune separazione ma tutto è profondamente connesso
5. la realtà è diversa da come ci appare perché siamo limitati da filtri percettivi e cognitivi
6. la realtà è un illusione (dato che ne percepiamo una minima parte)
Se prendiamo per buona la concezione olografica dell'universo, il tempo e lo spazio diventano relativi, il passato il presente e il futuro coesistono e ogni concetto di separazione è un artifizio creato dall'uomo in antitesi con la vera natura della realtà. La realtà illusoria sembra essere in attesa di un nostro intervento per poter essere modificata. Solo pochissimi individui riescono a farlo perché la maggioranza ha un forte vincolo creato dalle convinzioni profonde sulla natura separata e razionale dell'universo.
Chiunque nella sua vita, anche solo per una volta, si è imbattuto in qualcosa che sfugge alle normali leggi della logica. Molti hanno preferito non vederla; altri si sono svegliati ed hanno cominciato a sviluppare capacità e potenzialità non comuni. Il fatto interessante è che tutti possono farlo, basta esserne convinti. Chiunque abbia imboccato questo sentiero sa che è possibile divenire responsabili della propria vita.
Bibliografia di riferimento (vedi le schede su Il Giardino dei Libri):
"Il Tao della Fisica" di Fritjof Capra" – Adelphi Edizioni S.p.A. Milano
"La Danza dei maestri Wu Li" di Gary Zukav - Casa Editrice Corbaccio
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