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La meccanica quantistica è completa? Il paradosso dell'entanglement
Il confronto intellettuale tre Albert Einstein e Niels Bohr ha rappresentato uno dei momenti più profondi e stimolanti nella storia della fisica del Novecento. Lungi dall'essere una semplice disputa tecnica, il loro dialogo - protrattosi per oltre trent'anni ha toccato questioni fondamentali sul significato stesso di cosa sia una teoria fisica, sul concetto di realtà e sul ruolo della misura e dell'osservatore nella descrizione dei fenomeni naturali Al centro del loro dibattito vi era la meccanica quantistica, una teoria di straordinario successo predittivo che, tuttavia, mette radicalmente in discussione i principi concettuali della fisica classica e la nozione stessa di realtà. (pp. 7-8)
Nella sua Autobiografia scientifica, Einstein afferma con decisione che la fisica è un tentativo di afferrare concettualmente la realtà, quale la si concepisce indipendentemente dal fatto di essere osservata e ammette che tale credo sia stato fortemente messo in dubbio dalla meccanica quantistica. Ciò non significa attribuire ad Einstein un «credo empirista» né farlo portavoce di un ingenuo realismo, ma significa - e ciò il saggio di Mussardo lo fa benissimo - comprendere le motivazioni che spinsero Einstein a nutrire fino alla fine diffidenza nei confronti della fisica quantistica. Il punto è che Niels Bohr e Werner Heisenberg avevano portato - come ebbe a dire Erwin Schrödinger - le scoperte della fisica nella «zona del misterioso confine tra soggetto e oggetto», cioè la domanda apparentemente paradossale - e infatti con un paradosso l'EPR risponde - è se l'oggetto abbia esistenza indipendentemente dal soggetto che osserva.
Esso riflette piuttosto due visioni profondamente diverse della conoscenza scientifica e del rapporto tra linguaggio, misura e realtà. In questo senso, la loro discussione di allora continua ancora oggi a esercitare un'influenza duratura non solo sulla fisica teorica, ma anche sulla filosofia della scienza contemporanea. (p. 8)
Entrambi gli articoli raccolti nel testo hanno il medesimo titolo e videro la luce sulle pagine della prestigiosa rivista americana «Physical Review».
Anche da un punto di vista stilistico, scrive il curatore e traduttore emergono due concezioni profondamente diverse del fare fisica: «da un lato la chiarezza severa e tagliente di Einstein, dall'altro il procedere riflessivo, rimuginante e concettualmente impegnativo di Bohr. (p. 10). Leggiamo come i due fisici iniziano i loro saggi:
EINSTEIN: Ogni seria considerazione di una teoria fisica deve tener conto della distinzione tra la realtà oggettiva, che è indipendente da qualsiasi teoria, e i concetti fisici con cui la teoria opera. Ci si aspetta che questi concetti corrispondano alla realtà oggettiva ed è mediante essi che noi ci formiamo un'immagine di questa realtà. (p. 56)
BOHR: In un recente articolo avente lo stesso titolo sopra riportato Einstein, B. Podolsky e N. Rosen hanno presentato alcuni argomenti per rispondere negativamente alla domanda in questione. Tuttavia, l'orientamento delle loro argomentazioni non sembra adeguato a cogliere la situazione effettiva con cui ci confrontiamo nella fisica atomica. Sarà per me quindi un piacere utilizzare questa opportunità per spiegare, con qualche dettaglio i più, un punto di vista generale, convenientemente denominato "complementarità" e che ho presentato in diverse occasioni precedenti, secondo il quale la meccanica quantistica, entro i suoi limiti, appare come una descrizione completamente razionale dei fenomeni fisici che si incontrano nei processi atomici. (pp. 69-70)
Il sottotitolo del saggio qui recensito è Il paradosso dell'entaglement, perché sempre nel 1935 un altro premio Nobel della fisica intervenne pubblicamente per commentare l'EPR, anzi scrivendo che la comparsa di quell'articolo gli aveva fornito lo stimolo per quella che era più una confessione che una relazione. Questa “confessione” è l’articolo che Schrödinger scrive nella rivista «Die Naturwissenschaften» La situazione attuale nella meccanica quantistica, l’articolo che è rimasto nell’immaginario collettivo perché in esso appare il celebre esperimento ipotetico del gatto. In quell'articolo, Schrödinger aveva per la prima volta introdotto il termine entanglement, termine che richiama l'idea di un intreccio, «di un groviglio difficile da districare» (p. 11).
Due particelle entangled, infatti, non possono più essere descritte come entità indipendenti esse condividono un unico stato quantistico, sicché una misura effettuata su una di esse determina istantaneamente il risultato della misura sull'altra, anche quando le due si trovano a distanze arbitrariamente grandi. L'entanglement rappresenta cosi una forma di correlazione del tutto peculiare, profondamente estranea all'intuizione classica, che lega tra loro parti di un sistema come se fossero connesse da fili invisibili. È questa stessa proprietà, come vedremo, a rendere celebre uno dei più noti esperimenti mentali della fisica del Novecento: quello del gatto di Schrödinger. (p.11)
Il bel saggio introduttivo di Mussardo con chiarezza riesce ad avvicinare anche i non addetti ai lavori a tematiche fondamentali per comprendere non solo gli sviluppi della fisica contemporanea, ma anche il cambiamento di paradigma del concetto stesso di "scientificità". Con una bibliografia selezionata e suddivisa tematicamente, il volume si presenta come un ottimo strumento didattico e come un'indicazione fondamentale della conoscenza non solo manualistica della storia della scienza, ma anche attraverso la lettura degli scritti dei suoi protagonisti.
Deborah Donato