Dicibile e indicibile in meccanica quantistica

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Pagine: 
390
Prezzo: 
32,00
Titolo: 
Dicibile e indicibile in meccanica quantistica
2010
Autore: 
John S. Bell
Adelphi
Anteprima: 
La scelta illuminata della Casa Editrice Adelphi, di rendere (finalmente) disponibile la versione italiana della raccolta degli scritti che J. S. Bell ha dedicato ai fondamenti concettuali della nostra migliore teoria, rappresenta un evento di enorme rilievo culturale.
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La scelta illuminata della Casa Editrice Adelphi, di rendere (finalmente) disponibile la versione italiana della raccolta degli scritti che John S. Bell ha dedicato ai fondamenti concettuali della nostra migliore teoria, rappresenta un evento di enorme rilievo culturale. Infatti, nei vari articoli della raccolta, Bell, una delle più grandi menti del secolo scorso, oltre che presentare e commentare il rivoluzionario contributo che lui stesso ha dato alla teoria, analizza, con estrema lucidità e profondità, tutti i problemi concettuali e interpretativi - ancora aperti - che caratterizzano la Meccanica Quantistica.

Alcune osservazioni introduttive. La teoria dei quanti, forse quella tra le teorie scientifiche che ha incontrato i maggiori successi predittivi, ha presentato e presenta tuttora, per la sua incredibile carica innovativa, problematici aspetti di base che non è stato possibile superare malgrado l’impegno di figure quali Bohr, Heisemberg, Schroedinger ed Einstein, per citare solo i più illustri. Nel 1935, Einstein, con i colleghi Podolski e Rosen (EPR), imprime un salto di qualità al dibattito, sottolineando come, se si assume che non possano darsi effetti nonlocali (vale a dire influenze istantanee a distanza), e se le previsioni quantistiche sono corrette, si deve concludere che la teoria stessa risulta incompleta, vale a dire non fornisce una caratterizzazione adeguata degli stati dei sistemi fisici individuali.

Il lavoro di EPR solleva un vivace dibattito e una confusa reazione da parte di Bohr, e di una buona parte della comunità scientifica, arroccata sulle posizioni neo positiviste che caratterizzano la così detta Interpretazione Ortodossa di Copenhagen. Quasi tutti i più grandi scienziati nel campo ritengono che la critica di Einstein sia dettata principalmente dai suoi pregiudizi filosofici. Va però notato che nessuno, sia tra i sostenitori che i detrattori della proposta prende in considerazione la possibilità di effetti nonlocali. La cosa non deve stupire: lo stesso Newton ha avuto grandi difficoltà con l’ipotizzata azione gravitazionale istantanea a distanza che caratterizza la sua teoria e, nell’ottocento e nel primo novecento, l’elettromagnetismo e la relatività hanno reso chiaro che nessun effetto può propagarsi a velocità superiore a quella della luce.

Qui si colloca appropriatamente il geniale risultato di Bell. Egli formula un’assolutamente naturale ipotesi di località, vale a dire che nel caso di sistemi composti da due sottosistemi A e B, spazialmente separati e non interagenti, qualsiasi azione eseguita su A non possa alterare in alcun modo gli esiti di misure su B prima che trascorra il tempo necessario affinché l’effetto di questa azione possa coprire, propagandosi a una velocità uguale o minore di quella della luce, la distanza tra A e B. Deriva poi la sua celebre diseguaglianza il cui senso può riassumersi come segue: qualsiasi ipotizzabile teoria che riproduca le (ben verificate) correlazioni quantistiche tra coppie di sistemi in opportuni stati deve violare la richiesta di località. I processi naturali risultano non localmente causali.

Ritengo di non dover neppure commentare questo incredibile risultato: Bell ha mostrato che le ben verificate previsioni quantistiche implicano che, in natura, si danno peculiari forme di “azioni istantanee a distanza”, mettendo così in luce un insospettato e basilare aspetto del reale. Per tranquillizzare il lettore menzionerò che gli effetti appena citati non possono essere utilizzati per trasmettere segnali a velocità superiore a quella della luce e quindi non danno luogo a insanabili rotture con richieste relativistiche.

Fatte queste premesse, torniamo a commentare il libro che ci interessa. In esso è riprodotto il fondamentale lavoro di Bell e le sue implicazioni sono ripetutamente analizzate in vari scritti. Questi illuminanti commenti risultano assolutamente preziosi per il fatto, in qualche misura sorprendente, che ancora oggi molti fisici, anche di indubbio prestigio, sembrano non aver colto il preciso significato del lavoro di Bell che ho illustrato sopra. Ma Bell, nei suoi numerosi scritti, non si ferma certamente al suo importante risultato. Egli dà un illuminante contributo al dibattito che dura da quasi un secolo e che vede nel singolare ruolo che l’interpretazione ortodossa assegna al processo di misura (e quindi all’osservatore) il suo nodo cruciale. E qui, la lettura delle splendide pagine del libro, anche se qualche passaggio potrà apparire oscuro o difficile, consentirà di certo a molti lettori, anche non specialisti, di guardare alla teoria nella luce appropriata, liberandosi dalle tante idee fuorvianti che hanno caratterizzato spesso la letteratura scientifica ma, soprattutto, la divulgazione del misterioso mondo dei quanti.

Gli scritti raccolti toccano quasi tutti i punti focali del dibattito epistemologico sulla teoria, dall’indeterminismo alla complementarietà, alla necessità di precisare esattamente di cosa tratti la teoria stessa. Vengono discusse le più importanti soluzioni che sono state proposte per superare il problema della teoria quantistica della misura, tra le altre, le teorie dei molti universi, la posizione idealistica di von Neumann e Wigner che assegna all’atto di presa di coscienza da parte di un individuo un ruolo assolutamente primario e vari altri approcci. Nel testo, Bell non è certamente tenero con molte di queste proposte, non perché non sia pronto ad accettare idee innovative e rivoluzionarie ma perché non ritiene accettabile la non professionale mancanza di chiarezza e precisione che caratterizza una gran parte di queste soluzioni. Inoltre, egli motiva con estrema lucidità il suo apprezzamento per alcune specifiche proposte che qualifica come serie ed esatte – va precisato che per lui il termine “esatta”, quando riferito a una teoria, sta ad indicare che essa non richiede ma non è neppure imbarazzata dalla presenza di un osservatore cosciente. La prima teoria che analizza in grande dettaglio è la teoria dell’onda pilota dovuta a Bohm, che rappresenta un completamento deterministico della meccanica quantistica ad essa predettivamente equivalente. Bell la prende tanto sul serio da dichiarare che è scandaloso che non la si insegni nei nostri corsi universitari. Infine, non posso tacere, anche se con un certo imbarazzo, che negli ultimi anni della sua vita Bell ha dedicato grande attenzione all’altra teoria che considerava seria ed esatta, vale a dire il Modello di Riduzione Dinamica che ho elaborato, assieme ai colleghi Rimini e Weber e che ora è generalmente noto come “la teoria di GRW” (Ghirardi, Rimini, Weber). Il saggio 22 della raccolta, riproduce la conferenza che Bell ha tenuto all’Imperial College di Londra in occasione delle celebrazioni per il centenario della nascita di Schroedinger nella quale, come egli precisa, ha voluto esporre in dettaglio la nostra proposta, la quale, a differenza di tutte le altre si caratterizza come una modifica della teoria standard e quindi, in linea di principio, risulta sperimentalmente distinguibile da essa. La sua presentazione del nostro lavoro, come pure l’appropriato inquadramento storica che ne fa nel saggio 23, sono diventati punti fermi di riferimento per chi sia interessato a questo specifico approccio. Vorrei tra l’altro menzionare che Bell, nell’ultimo anno della sua vita, ha dato due altri importanti contributi che, tra l’altro, gettano ulteriore luce su quanto abbiamo fatto, lavori che non sono stati inclusi nella raccolta della Cambridge University Press della cui traduzione ci stiamo occupando, pur essendo perfettamente in linea con gli altri saggi del testo. Li menziono in quanto il lettore che avesse seguito Bell nel suo cammino intellettuale nella raccolta in oggetto, potrebbe consultarli con estremo interesse. Uno, Towards an Exact Quantum Theory appare nel volume Themes in Contemporary Physics II, una raccolta di scritti in onore di J. Schwinger; l’altro First Class and Second Class difficulties in Quantum Mechanics, è il testo della probabilmente ultima conferenza pubblica tenuta da questo grande pensatore proprio in Italia, a Trieste, in occasione del 250 anniversario della nascita del Centro Internazionale di Fisica Teorica. Io e un mio collega (A. Bassi) abbiamo trascritto la registrazione di questo brillante contributo e l’abbiamo pubblicata nello Special Issue, The Quantum Universe, del Journal of Physics A, nel 2005. Mi auguro che una nuova edizione della presente raccolta possa contenere anche questi due stimolanti contributi.

Per concludere, il libro pubblicato da Adelphi è un testo godibilissimo che risulterà chiarificatore per molti e, soprattutto, rappresenta un testo chiave per tutti coloro che nutrono interesse per la filosofia della scienza e la logica. Per uno studente universitario in questi campi la lettura del libro è sicuramente un must.

Un testo prezioso, anche per la lucida e puntuale Guida alla Lettura di Rodolfo Figari e Giuseppe Trautteur, e per la sua scorrevolezza, merito, oltre che dell’autore, della bella traduzione di Gabriele Lorenzini. La raccolta è preceduta da un’interessante introduzione di Alain Aspect, il fisico che ha realizzato l’esperimento cruciale che ha provato la correttezza del teorema di Bell. 

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