Alberto Lori, giornalista e scrittore.
Non metto in dubbio le capacità giornalistiche di Alberto Lori e le sue competenze nel campo della comunicazione. Mi limito a dare un giudizio sulla scientificità di quanto da lui sostenuto riguardo alla “psicoquantistica”, così come appare nel video segnalato dal lettore.
Non sono necessarie profonde conoscenze scientifiche per accorgersi subito che, nonostante il tono suadente, quanto comunicato dal video è pura “aria fritta”. Dietro a un’apparente scientificità, infatti, vengono fatte affermazioni del tutto prive di ogni fondatezza. Mi limito a riportare una sola affermazione, tra le tante che si potrebbero estrarre dal video. La voce fuori campo, a un certo punto afferma:
Non c’è bisogno di essere scienziati per sapere che ogni nostro pensiero ha una carica elettrica e ogni nostra emozione possiede una carica magnetica.
Purtroppo, invece, per poter parlare di certe cose bisognerebbe proprio essere scienziati, o per lo meno avere un minimo di conoscenze scientifiche. Non si può parlare di determinati argomenti difficili, come la meccanica quantistica o le neuroscienze, senza avere la minima idea di cosa esse siano, come fa, invece, l’autore del testo (già parlare di cariche magnetiche denota una profonda ignoranza scientifica).
L’intero testo del video è uno dei numerosi esempi di totale fraintendimento della meccanica quantistica, che viene strumentalizzata per sostenere le tesi più fantasiose, alimentando peraltro pericolose illusioni.
Poiché mi ero occupato in modo approfondito delle interpretazioni pseudoscientifiche della meccanica quantistica in un articolo pubblicato alcuni anni fa sulla rivista “Nuova Secondaria”, mi permetto di riportarne di seguito il testo, sperando in tal modo di essere utile al lettore.
Nuova Secondaria n. 9-XVII, p.84, 2000
__________________________________________________________________________________________
Pseudoscienze e meccanica quantistica
Silvano Fuso
_________________________________________________________________________________________
Credon poi, con fé profonda
Cui s’inchina la ragion,
Che la luce è corpo ed onda,
Onda e corpo è l’elettron.
Enrico Persico1
_________________________________________________________________________________________________________
Gli aspetti rivoluzionari della meccanica quantistica vengono spesso fraintesi e utilizzati per sostenere affermazioni pseudoscientifiche completamente gratuite.
_________________________________________________________________________________________________________
La meccanica quantistica (MQ) rappresenta sicuramente la teoria scientifica più rivoluzionaria che ha caratterizzato il nostro secolo. Nata, nella sua forma completa, oramai, oltre settant’anni or sono, essa rappresenta una delle teorie fisiche più collaudate e un indispensabile strumento concettuale per la descrizione della realtà microscopica.
Gli aspetti formali della MQ non presentano oramai problemi e le previsioni che essa riesce a produrre sono sempre risultate in perfetto accordo con i dati sperimentali. Tuttora vivo è invece il dibattito sulle problematiche epistemologiche da essa sollevate2. I suoi fondamenti concettuali, infatti, non solo sono in netto contrasto con il cosiddetto senso comune, ma sembrano, almeno apparentemente, entrare in conflitto con alcuni presupposti irrinunciabili della scienza stessa, quali l’oggettività del reale, e la stessa concezione realista che presuppone l’esistenza di una realtà al di fuori del soggetto osservatore.
Su queste serissime questioni esistono accese discussioni accademiche che vedono su posizioni talvolta opposte personaggi di indubbio valore che portano a favore delle rispettive posizioni argomentazioni altrettanto valide.
Accanto al dibattito accademico, tuttavia, esiste pure un sottobosco pseudoscientifico che utilizza i risultati della MQ per sostenere le più insolite concezioni ideologiche. Il panorama è molto vasto e spazia dai fenomeni paranormali, a quello delle terapie alternative fino ad arrivare a concezioni mistiche della realtà. Coloro che utilizzano la MQ per questi scopi dimostrano, generalmente, una scarsa e superficiale conoscenza della medesima. Ignorando completamente i suoi aspetti formali, essi prendono a prestito alcune affermazioni divulgative della MQ che travisano completamente il suo significato e corrono il rischio di banalizzarla. Tale atteggiamento è estremamente rischioso e si colloca all’interno di una tendenza, piuttosto diffusa nell’ambito delle pseudoscienze, che consiste nell’utilizzare, fraintendendole però completamente, alcune affermazioni scientifiche per convalidare teorie e concezioni assolutamente gratuite. Il pubblico non specialistico può cadere vittima di tali atteggiamenti e credere in buona fede che la scienza abbia effettivamente avvallato certe affermazioni.
Nel presente articolo vogliamo prendere in considerazione alcuni degli aspetti della MQ sui i quali è più vivo il dibattito epistemologico. Inoltre verranno illustrate alcuni dei più comuni fraintendimenti di cui essi sono oggetto nell’ambito di alcune diffuse pseudoscienze.
I principi della MQ
La meccanica quantistica (MQ) è quella branca della fisica moderna costituita dall’insieme delle leggi, dei principi e dei formalismi che consentono di descrivere il mondo microscopico delle molecole, degli atomi, delle particelle subatomiche e le loro interazioni con le radiazioni elettromagnetiche.
.
Il diagramma di fig.1 mostra, rispetto a lunghezze e velocità, gli ambiti di applicabilità dei vari settori della fisica contemporanea:
-Fig. 1-
Come si può vedere l’ambito dell’esperienza quotidiana (tratteggiato in figura) è ben lontano da quello di applicazione della MQ e rientra completamente all’interno del campo di validità della fisica newtoniana.
Attualmente la MQ è una teoria altamente formalizzata3 che fa uso di quel sofisticato apparato matematico che sono gli spazi vettoriali di Hilbert. Essa può essere sviluppata in forma assiomatica, partendo da diversi postulati (che trovano però la loro giustificazione nella capacità di effettuare previsioni sperimentali). Il principale di questi postulati consiste nell’ammettere che ogni sistema fisico possa essere descritto da una funzione in campo complesso (funzione di stato o funzione d’onda) dipendente dal tempo e dalle coordinate delle singole particelle costituenti il sistema. Sia in meccanica classica che in MQ, lo "stato" di un sistema fisico è definito dai valori di tutte le osservabili indipendenti che possono essere misurate simultaneamente. Tuttavia mentre nella meccanica classica tutte le osservabili (posizioni e quantità di moto delle particelle costituenti il sistema) possono essere misurate simultaneamente senza alcuna limitazione, in MQ le cose stanno diversamente. Come conseguenza diretta del dualismo onda-corpuscolo si ha infatti il famoso principio di indeterminazione, dedotto da Heisenberg nel 19264. In base a tale principio esistono osservabili "incompatibili" (posizione e quantità di moto sono tra queste) le quali non possono essere misurate simultaneamente con precisione qualsiasi. Ne consegue che in MQ un sistema fisico non può trovarsi in un unico stato ben definito, bensì in una sovrapposizione di stati. Dal punto di vista matematico questo implica che la funzione d’onda di un sistema è una combinazione lineare di funzioni (autostati) corrispondenti ciascuna ad un singolo stato. Solamente nel momento in cui il sistema viene sottoposto ad una misura, esso collassa in un autostato ben definito. Quale sia però questo autostato è assolutamente imprevedibile e la MQ è solamente in grado di prevedere quale può essere la probabilità che il sistema collassi in ciascun autostato. Queste limitazioni, tuttavia, secondo la cosiddetta interpretazione di Copenhagen5 della MQ non derivano da incapacità dell’osservatore: esse sono una caratteristica propria della realtà. La realtà è intrinsecamente indeterminata e soltanto l’interazione con il sistema di misura fa sì che essa si "determini", acquistando caratteristiche ben definite.
Un’ulteriore conseguenza dei principi della MQ, altrettanto sorprendente, è la cosiddetta non separabilità. Tale concetto emerge chiaramente dal cosiddetto esperimento di Einstein, Podolsky e Rosen (EPR). Si tratta di un esperimento concettuale proposto dai tre autori nel 19356 con l’intento di dimostrare come la MQ fosse una teoria incompleta (Einstein, infatti, rifiutò per tutta la vita di accettare le conseguenze ultime della M.Q, pur avendo dato fondamentali contributi alla sua nascita).
L’esperimento EPR, in sostanza, mostra che due sistemi fisici restano in qualche misura interconnessi anche a elevata distanza, purché abbiano precedentemente interagito.
L’interpretazione dell’esperimento EPR ha fatto discutere il mondo scientifico per decenni. Nel 1964 il fisico teorico J.S. Bell, del CERN di Ginevra, propose una celebre diseguaglianza che consente di verificare se tra le due particelle esiste una correlazione statistica, stabilendo quella che viene definita appunto non separabilità quantistica tra due sistemi fisici microscopici. Più recentemente, nel 1982, all’Università di Parigi, il fisico Alain Aspect7 ha realizzato una serie di esperimenti analoghi a quello EPR, considerando la polarizzazione di due fotoni emessi contemporaneamente da un atomo eccitato. Orbene, i risultati sperimentali hanno portato a una violazione della diseguaglianza di Bell e a una conferma della non separabilità quantistica.
Le libere interpretazioni della MQ
Alcuni concetti chiave della MQ appaiono realmente in disaccordo con il senso comune e con la fisica classica, tuttavia le loro conseguenze sono state spesso esasperate e clamorosamente fraintese.
Esaminiamo di seguito alcuni esempi8.
a) Il principio di Heisenberg viene spesso interpretato affermando che l’osservatore può influire sulla realtà osservata. Questo, secondo alcuni, dimostrerebbe l’influenza della mente sulla materia e renderebbe interpretabili alcuni presunti fenomeni paranormali, quali la psicocinesi. Inoltre alcuni fautori del paranormale fanno riferimento a questo principio per spiegare come mai la presenza di osservatori scettici possa disturbare negativamente il manifestarsi dei fenomeni paranormali.
b) L’esperimento EPR è spesso citato a sostegno della possibilità di trasmettere segnali a velocità superiore a quella della luce e come possibile spiegazione della telepatia. Infatti esso avrebbe dimostrato come possano essere interconnessi istantaneamente tra loro due sistemi che si trovano a distanza qualsiasi e questo potrebbe valere anche per i cervelli umani. Inoltre, alcuni recenti studi sperimentali9 sul paradosso EPR e sulla diseguaglianza di Bell (che confermano ulteriormente la non separabilità quantistica) sono stati interpretati curiosamente da molti media. Sulle prime pagine di molti giornali10 sono, infatti, comparse notizie che annunciavano sensazionalisticamente la scoperta del "teletrasporto" di particelle, dando libero sfogo all’immaginazione fantascientifica.
c) La presunta influenza dell’osservatore sulla realtà osservata è stata tirata in ballo anche in certe forme di medicine alternative. Ad esempioDeepak Chopra11 parla di guarigione quantistica che sarebbe possibile raggiungere semplicemente desiderando intensamente di guarire. La MQ avrebbe, infatti, dimostrato che è l’osservatore che crea la realtà, di conseguenza anche le malattie e la vecchiaia sarebbero soltanto illusioni da noi stessi create.
d) La MQ è stata spesso utilizzata a sostegno di una visione mistica e olistica del mondo, tipica, ad esempio, del movimento New Age. Nell’ambito di questa visione (proposta per la prima volta dal fisico Fritjof Capra nel noto libro Il Tao della fisica12), la mente umana sarebbe intimamente legata al resto dell’universo e sarebbe una condizione necessaria per la sua stessa esistenza. In tal senso la MQ non avrebbe fatto altro che dimostrare scientificamente ciò che da secoli i mistici orientali avrebbero perfettamente intuito.
e) Una interpretazione alternativa di quella di Copenhagen, nota come teoria della relatività degli stati e proposta dal fisico Hugh Everret III nel 195713, postula l’esistenza di universi paralleli, che si moltiplicherebbero ogniqualvolta viene eseguita una misura e in ognuno dei quali il sistema fisico misurato assume ciascuno dei suoi possibili stati. Tale teoria, anche se risulta coerente dal punto di vista logico, non gode di molta popolarità tra i fisici, perché eccessivamente metafisica. Tuttavia essa ha riscosso grandi entusiasmi tra coloro che gioiscono all’idea di avere dei propri sosia che vivono in universi paralleli al nostro. Probabilmente, costoro, se le cose vanno storte, si consolano pensando che in qualche altro universo vadano meglio.
f) Se le fantasiose interpretazioni della MQ sono particolarmente diffuse al di fuori degli ambienti scientifici, non mancano tuttavia anche fraintendimenti nati all’interno della stessa comunità scientifica. Una vasta panoramica di tali fraintendimenti è stata raccolta dal fisico Franco Selleri14. Ad esempio il fisico Costa De Beauregard, in un articolo del 197815, ha elaborato una teoria per spiegare gli effetti parapsicologici della mente sulla materia. Un altro fisico, Klein, analizzando il problema della misura in MQ ha raggiunto conclusioni decisamente animistiche che lo hanno portato ad attribuire anche alle particelle elementari facoltà tipicamente umane quali la coscienza, la memoria e la libertà.
Infondatezza di ogni legame tra MQ e paranormale
Ogni tentativo di coinvolgere la MQ nell’interpretazione dei presunti fenomeni paranormali appare del tutto infondato e talvolta rasenta il ridicolo.
In primo luogo è perfettamente inutile cercare spiegazioni teoriche per fenomeni che sono ben lungi dall’essere accertati. I presunti fenomeni paranormali, infatti, sono oramai studiati dalla comunità scientifica da circa 120 anni16. In tutto questo tempo, nonostante gli sforzi impiegati, non è mai emersa una sola evidenza che faccia ritenere reale uno solo di questi fenomeni. Le stranezze della MQ hanno incontrato non poche difficoltà ad affermarsi nel mondo scientifico, ma alla fine sono state accettate semplicemente perché in grado di razionalizzare dati sperimentali verificati al di là di ogni dubbio e altrimenti non interpretabili con le teorie preesitenti. Per il paranormale le cose stanno ben diversamente: non esiste nessun dato sperimentale da interpretare e quindi non si vede la necessità di elaborare teorie.
In secondo luogo, come appare chiaro nel diagramma mostrato inizialmente, la MQ ha un ambito di applicabilità ben lontano da quella che è l’esperienza umana diretta, nella quale dovrebbero collocarsi anche i presunti fenomeni paranormali.
Inoltre, tutti i tentativi di utilizzare la MQ a sostegno dei fenomeni paranormali sono caratterizzati da una errata interpretazione della stessa, dovuta spesso, come già ricordato, a una sua scarsa e superficiale conoscenza.
Il principale equivoco verte sul termine "osservatore". In fisica tale termine è sinonimo di strumento di misura e non presuppone assolutamente la presenza di una mente cosciente. Di conseguenza la presunta influenza della mente sulla realtà non compare in alcun modo in nessun settore della fisica quantistica. Il principio di Heisenberg non stabilisce alcuna limitazione alla conoscenza umana, ma afferma solamente una indeterminazione intrinseca della realtà microscopica, conseguenza diretta del dualismo onda-particella. Tanto meno esso implica l’esistenza di azioni a distanza della mente sulla materia.
La non separabilità quantistica può essere perfettamente interpretata senza ammettere l’esistenza di segnali superluminali17. Pretendere di utilizzare l’esperimento EPR per trasmettere informazioni istantaneamente o per giustificare la telepatia è assolutamente illusorio. Con una certa forzatura linguistica si potrebbe anche dire che le due particelle o i due fotoni dell’esperimento EPR sono in "comunicazione telepatica", ma sostenere che da questo fatto derivi l’esistenza della telepatia tra cervelli è decisamente azzardato. Anche le illazioni di molti giornalisti relativamente al teletrasporto appaiono gratuite. Ciò che è stato effettivamente teletrasportato negli esperimenti dei fisici è lo stato di polarizzazione di un fotone, il che è qualcosa di un po’ diverso dal teletrasporto alla Star Trek immaginato dai giornalisti.
Ciò che caratterizza, altresì, tutti i tentativi di utilizzare la MQ per sostenere l’esistenza di una realtà paranormale e/o di una visione mistica del mondo è una sua interpretazione, potremmo dire, "ontologica". La MQ, nonostante i suoi continui successi nell’interpretare la realtà, rimane essenzialmente un formalismo matematico. Se non si vuole tuttavia cadere nello stesso scientismo, che i sostenitori del paranormale e di molte pseudoscienze tanto sembrano detestare, occorre stare attenti a non identificare una costruzione mentale con la realtà tout court. Dire che un sistema fisico è descrivibile mediante una funzione d’onda è una cosa diversa dall’affermare che il sistema fisico è una funzione d’onda. A questo proposito Niels Bohr, molto umilmente, affermava: "E’ sbagliato pensare che compito della fisica sia scoprire come la natura è. La fisica verte su ciò che della natura possiamo dire"18.
Infine, come sempre, non si può estrapolare una teoria che ha il suo campo di validità in ambiti che le sono del tutto estranei, magari mediante adattamenti ad hoc. La diffusa tendenza a confondere scale e grandezze diverse è estremamente pericolosa e può portare a profondi equivoci.
Conclusioni
Da quanto fin qui esposto dovrebbero emergere due punti fondamentali:
1) La MQ rappresenta una straordinaria costruzione della mente umana in grado di descrivere perfettamente il mondo microscopico, al prezzo però di sacrificare completamente il "senso comune" e ogni desiderio di visualizzare la realtà con modelli meccanici: solo la matematica consente una descrizione adeguata degli eventi atomici e subatomici.
2) Ogni tentativo di utilizzare la MQ per fornire un supporto teorico ai presunti fenomeni paranormali appare quanto mai inopportuno e del tutto gratuito.
Mentre il secondo punto, allo stato attuale delle cose, non sembra meritare, tutto sommato, ulteriori studi e approfondimenti, discorso diverso vale per il primo.
La MQ è uno dei settori più efficaci e più collaudati della fisica contemporanea, ma numerosi sono gli interrogativi epistemologici che essa pone e ai quali non è ancora stata data una risposta definitiva. Un interrogativo fondamentale, sorto fin dalle origini e sul quale l’attuale dibattito è ancora particolarmente vivo è il seguente: dove si colloca il confine tra microscopico e macroscopico? Perché a livello macroscopico la realtà è perfettamente determinata e completamente descritta dalla fisica classica, mentre a livello microscopico vige una totale indeterminazione che solo la MQ riesce a prendere in considerazione? Numerosi sono stati i tentativi di risposta a tali interrogativi. Un approccio particolarmente interessante è stato di recente proposto da G. Ghirardi, A. Rimini e T. Weber19 che consente, almeno a livello fenomenologico, di tenere conto di tutti i dati osservati.
Per concludere, riteniamo che la MQ costituisca un esempio emblematico di un principio del tutto generale: anziché perdere tempo su problemi illusori cercando di costruire vane pseudoscienze è molto più proficuo cercare di risolvere problemi reali facendo progredire la vera scienza.
Riferimenti
1) La strofa è tratta da una poesia scherzosa che il giovane Enrico Persico, da poco professore di Fisica Teorica a Firenze, inviò al coetaneo Enrico Fermi, professore di Fisica Teorica a Roma. Ad essi si deve l’introduzione della MQ in ambito accademico in Italia, verso la fine degli anni venti. L’intera poesia è riportata in: E. Segrè, Enrico Fermi fisico, Zanichelli, Bologna 1978;
2) Per una panoramica di tale dibattito, si veda: B. D’Espagnat, I fondamenti concettuali della meccanica quantistica, Bibliopolis, Napoli 1980 e G. Ghirardi, Un’occhiata alle carte di Dio, Il Saggiatore, Milano 1998;
3) Testi classici che sviluppano il formalismo della MQ sono i seguenti: A. Messiah, Mécanique quantique, voll. I e II, Dunod, Paris 1959; L.D. Landau e E.M. Lifsit, Meccanica quantistica,Editori Riuniti, Roma 1976; L.I. Schiff, Meccanica quantistica, Einaudi, Torino 1952;
4) Per la deduzione del principio di Heisenberg dall’ipotesi del dualismo onda corpuscolo, si può vedere: S. Fuso, "Il principio di Heisenberg", Nuova Secondaria 9 (XII), 80, maggio 1995;
5) La cosiddetta "interpretazione di Copenhagen" è quella che gode di maggior credito tra i fisici. In alternativa sono state proposte altre interpretazioni, la più famosa delle quali è la cosiddetta "teoria delle variabili nascoste", la quale presenta però non poche difficoltà. Si veda, a tale proposito: B. D’Espagnat, op. cit. (parte terza, cap. XI, pp. 141-161);
6) A. Einstein, B. Podolsky e N. Rosen, Physical Review 47, 777, 1935;
7) A. Aspect, Physical Review Lett. 49, 91, 1982; 49, 1084, 1982; Atomic Physics 8, 1982;
8) Per una rassegna completa dei rapporti tra MQ e paranormale, si veda: V.J. Stenger, The Unconscious Quantum: Metaphysics in Modern Physics and Cosmology, Prometheus Books, Buffalo, NY 1995 e V.J. Stenger, "Quantum Quackery", Skeptical Inquirer 1 (21), 37, gennaio/febbraio 1997;
9) D. Bouwmeester, J.W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter e A. Zeilinger, "Experimental quantum teleportation", Nature, 390, 575, 1997;
10) Si veda, ad esempio, LA STAMPA del 16 gennaio 1998 e LA REPUBBLICA del 23 ottobre 1998;
11) D. Chopra, Quantum Healing: Exploring the Frontiers of Mind/Body Medicine, Bantam, NY 1989;
12) F. Capra, Il Tao della fisica, Adelphi, Milano 1982;
13) H. Everret, "Relative state formulation of quantum mechanics", Rev. Mod. Phys. 29, 454, 1957;
14) F. Selleri, Le Grand Debat de la Theorie Quantique, Flammarion, Parigi 1994;
15) O. Costa De Beauregard, Physics Letters A 67, 171, 1978;
16) Si veda, ad esempio: M. Polidoro, L’illusione del paranormale, Muzzio, Padova 1998;
17) Se è stata dimostrata l’impossibilità di utilizzare la non separabilità quantistica per la trasmissione di segnali superlumilali, al contrario essa può trovare applicazione nella trasmissione di messaggi cifrati (crittografia). Si veda, ad esempio: C.H. Bennett, G.Brassard e A.K. Ekert, "Crittografia quantistica", Le Scienze 292, dicembre 1992;
18) Citato in: H.Pagels, Il codice cosmico, Boringhieri, Torino 1984;
19) G. Ghirardi, A. Rimini e T. Weber, Physical Review D 34, 470, 1986.