Re: il caso

From: Paolo Russo <paolrus_at_libero.it>
Date: Tue, 08 Jan 2002 22:10:48 GMT

[Renato Luciani:]
>Una obiezione fattami e' quella di aver ignorato
><fiumi di riflessioni sulla Meccanica quantistica>
>
>Vorrei chiedervi se la meccanica quantistica porta
>a negare la legge di causa-effetto ed in che modo.

Porta a negarne l'applicazione pratica. Se la neghi o no
anche in teoria e` una questione ritenuta da molti ancora
aperta.

Si e` osservato sperimentalmente che sistemi quantistici che
non sembrano distinguibili in alcun modo possono evolvere in
maniera diversa, scegliendo a caso una possibilita` tra tutte
quelle non proibite da qualche legge fisica. Per esempio, un
neutrone libero prima o poi decadra` in un protone, un
elettrone e un antineutrino, ma non c'e` modo di sapere
quando lo fara`. Si puo` constatare che esiste un tempo di
dimezzamento T (dell'ordine della decina di minuti nel caso
del neutrone, non ricordo il valore preciso) entro il quale
il neutrone ha il 50% di probabilita` di decadere. Se pero`
in quel tempo non decade, nel successivo tempo T ha ancora il
50% di probabilita` di decadere... un po' come lanciare una
moneta e rilanciarla di nuovo ogni volta che viene testa
(solo che il paragone della moneta e` troppo discretizzato).
Come la moneta che non ricorda quante volte e` gia` uscita
testa, il neutrone non sembra avere memoria della sua eta`,
non "invecchia", ne' lo fa alcun'altra particella.
Praticamente TUTTI i fenomeni quantistici (cioe` in sostanza
tutti quelli che coinvolgono sistemi microscopici) sono di
natura probabilistica. La meccanica quantistica ti insegna a
calcolare la probabilita` che una certa cosa accada. Ad
esempio lanci un elettrone contro una barriera di potenziale
che tende a respingerlo indietro; conoscendo la velocita`
dell'elettrone e l'energia e la larghezza della barriera puoi
calcolare la probabilita` che l'elettrone riesca a passare.
Poi puoi sbizzarrirti a lanciare un milione di elettroni a
quella velocita` (sto un po' semplificando, dovrei parlare di
spettro delle velocita`) e verificare che la formuletta,
dedotta da leggi molto generiche, effettivamente funziona.

Cosi' come, in passato, i fisici hanno ipotizzato (fino a
prova contraria) che l'energia si conservasse poiche' nessuno
era mai riuscito a escogitare un modo per crearla o
distruggerla, producendo ad esempio il moto perpetuo di primo
grado, cosi' i fisici sono giunti a ritenere (fino a prova
contraria) che i fenomeni microscopici siano di fatto
imprevedibili, dato che nessuno e`�mai riuscito a prevederli
meglio della stima probabilistica fornita dalla MQ. Inoltre,
dalle osservazioni sperimentali non e` mai emerso alcun
sintomo dell'esistenza di meccanismi deterministici
sottostanti a quelli osservati. In altre parole, particelle
come l'elettrone sembrano proprio indivisibili, non c'e`
alcun segno di una struttura interna. In sintesi non si puo`
dire che la MQ abbia *dimostrato* l'esistenza della
casualita` pura, semplicemente nessuno e` mai riuscito a
sbarazzarsene, e penso che quasi nessuno si illuda che sia
possibile farlo in un remoto futuro. Tuttavia, la natura di
questa imprevedibilita` non e` nota.

Sono state avanzate alcune ipotesi.
La prima e` che i fenomeni quantistici siano intrinsecamente
casuali; cosi' dice ad esempio l'interpretazione di
Copenaghen, la prima e una delle piu' diffuse interpretazioni
della MQ, percio` anche detta classica o canonica. Come ho
detto e` un'ipotesi, non un fatto dimostrato: non si puo`
dimostrare la *non* esistenza di un qualche imprecisato
meccanismo interno a ogni particella, dallo stato sconosciuto
(le cosiddette variabili nascoste), che ne giustifichi il
comportamento.
La meccanica di Bohm e` la piu' classica interpretazione a
variabili nascoste della MQ. In base a tale visione, la
casualita` che compare nei fenomeni quantistici e` dovuta a
ignoranza (non riducibile pero` in alcun modo). Esistono
tuttavia argomentazioni teoriche (in particolare, un celebre
teorema) che, assieme ad osservazioni sperimentali, inducono
a pensare che, se esistono variabili nascoste, devono potersi
influenzare reciprocamente istantaneamente a distanza (la
cosiddetta non-localita`).
Oltre alla casualita` intrinseca e a quella da ignoranza
esiste una terza possibilita`: quella da molteplicita`.
Esistono ragioni non banali, che non tento di spiegare in
poche parole, che inducono a sospettare che per ogni evento
al quale la MQ assegna una probabilita` non nulla esista una
specie di universo parallelo in cui accade. La probabilita`
corrisponderebbe alla frazione di universi in cui quel certo
evento si verifica. Questa e` l'interpretazione di Everett o
Many-Worlds, l'unica locale e deterministica (a modo suo:
anche per questa interpretazione l'imprevedibilita` degli
eventi osservabili e` inevitabile).

Esistono anche altre interpretazioni, ma non mi risulta che
nessuna implichi un quarto tipo di casualita`, quindi ai fini
della tua domanda penso di potermi fermare qui. Ad ogni modo
le interpretazioni non sono state escogitate solo per
affrontare il problema della casualita`, ma soprattutto
quelli del collasso della funzione d'onda e della
non-localita` esibita dagli stati quantistici cosiddetti
"intrecciati" (entangled).

Ciao
Paolo Russo
Received on Tue Jan 08 2002 - 23:10:48 CET