La meccanica quantistica descrive il comportamento della materia e dell’energia alle scale più piccole: elettroni, fotoni, atomi. A questa scala le regole classiche della fisica, quelle che governano il movimento di un oggetto macroscopico come una palla o un pianeta, non funzionano più. Al loro posto troviamo fenomeni che sfidano l’intuizione e che, fin dalla loro formulazione matematica negli anni ’20 del Novecento, hanno generato un dibattito che va ben oltre la fisica.
Il principio di sovrapposizione stabilisce che un sistema quantistico può trovarsi in più stati distinti contemporaneamente, finché non viene misurato. La misurazione forza il sistema a scegliere uno stato preciso. Il processo è chiamato collasso della funzione d’onda. L’esperimento mentale del gatto di Schrödinger, proposto nel 1935, nasce proprio per rendere visibile l’assurdità di questo principio applicato su scala macroscopica. Un gatto chiuso in una scatola con un meccanismo quantistico che può rilasciare veleno dovrebbe, in senso stretto, essere vivo e morto contemporaneamente fino all’apertura della scatola. Schrödinger usò questo paradosso per criticare l’interpretazione di Copenhagen. Il punto è che il confine tra il mondo quantistico e quello classico, detto decoerenza, non è ancora del tutto compreso.
Il parallelismo con il pensiero di Aristotele sulla potenzialità e l’attualità è stato proposto da diversi filosofi della fisica. Prima della misurazione lo stato quantistico è potenziale, indeterminato tra le possibili realizzazionie la misurazione lo attualizza. Aristotele non aveva ovviamente anticipato la meccanica quantistica, ma il suo schema concettuale si presta a descrivere qualcosa di strutturalmente simile.
L’entanglement quantistico va in una direzione diversa e forse più sorprendente. Due particelle che interagiscono possono diventare correlate in modo tale che misurare lo stato di una determina istantaneamente lo stato dell’altra, indipendentemente dalla distanza che le separa. Questo è un fatto sperimentalmente accertato, verificato da Alain Aspect nel 1982 e confermato da numerosi esperimenti successivi, inclusi quelli premiati con il Nobel per la fisica nel 2022. Non implica trasmissione di informazione a velocità superiore a quella della luce, il che sarebbe incompatibile con la relatività speciale, ma implica una forma di correlazione non locale che non ha equivalenti nella fisica classica. Leibniz, con il suo concetto di monadi come entità che rispecchiano l’universo intero, aveva elaborato una metafisica dell’interconnessione totale che condivide alcune caratteristiche formali con questa visione, senza ovviamente avere basi fisiche.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che posizione e quantità di moto di una particella non possono essere note simultaneamente con precisione arbitraria. Più si conosce con esattezza una, meno si può conoscere l’altra. Questa è una proprietà strutturale della realtà fisica. Kant aveva sostenuto che la mente umana impone strutture proprie all’esperienza e non può accedere alla realtà così com’è in sé. L’analogia con l’indeterminazione di Heisenberg è suggestiva, anche lì c’è un limite intrinseco a ciò che l’osservazione può rivelare. La differenza è che Kant ragionava in termini epistemologici, mentre Heisenberg descrive un limite ontologico del sistema fisico, non solo della nostra capacità di conoscerlo. Il confronto è utile come stimolo concettuale, ma richiede attenzione perché i piani di analisi sono diversi.
Le implicazioni tecnologiche della meccanica quantistica sono già concrete. I laser, i transistor, i diodi LED, i dispositivi a semiconduttore di ogni tipo si basano su principi quantistici. I computer quantistici e la crittografia quantistica sono le applicazioni più recenti. La risonanza magnetica in medicina è possibile grazie al comportamento quantistico degli spin nucleari. La meccanica quantistica è il fondamento tecnico di buona parte dell’infrastruttura tecnologica contemporanea.
Il punto di contatto più fecondo tra fisica quantistica e filosofia rimane la domanda sul ruolo dell’osservatore. Se il collasso della funzione d’onda dipende dalla misurazione, chi o cosa misura? Questa domanda ha generato interpretazioni radicalmente diverse della meccanica quantistica, come quella di Copenhagen, quella dei molti mondi di Everett, quella delle variabili nascoste di De Broglie-Bohm. Nessuna di queste interpretazioni è falsificabile in modo diretto con gli esperimenti attuali, il che le rende questioni aperte a metà strada tra fisica e filosofia. L.L.
