Quello che ho capito della meccanica quantistica
Di Nello Ceccon
"Penso di poter dire con sicurezza che nessuno capisce la meccanica quantistica" Prof. Richard Feynman
Il punto chiave è: stiamo tutti vivendo nella stessa realtà?
Per motivi storici e per la necessità di vivere in ambienti fisici comuni, ci è stato insegnato fin dal momento della nascita come, che cosa o chi dobbiamo percepire. In questo modo la nostra mente soprattutto è stata addestrata per la convinzione di vivere in una grande ed unica realtà.
Questo viene inoltre rinforzato da tutti gli oggetti che l'uomo ha inventato per analizzare, rilevare, misurare la realtà. E più utilizziamo questi strumenti, più la nostra realtà diventa quella concordata con il resto del mondo.
Per alcune persone stare in una realtà corroborata dalla stessa percezione di milioni di altre persone, è un fatto che le rende sicure, certe della loro vita. Per questa ragione alcuni strumenti di comunicazione, come i giornali, le televisioni o anche i libri, hanno contribuito in maniera esponenziale a creare una realtà che sembra unica, incrollabile e inamovibile.
Altri strumenti, come ad esempio il telefono o i sistemi di rilevazione satellitare (GPS), stanno contribuendo a fissare, collassare, la realtà, istante per istante, quasi senza più via di scampo.
Abbiamo alternative alla realtà in cui viviamo?
Se consideriamo il ruolo centrale dell'uomo nella sua realtà, possiamo senza ombra di dubbio affermare che abbiamo ancora infinite possibilità per vivere in una realtà il più possibile vicina alle nostre reali intenzioni.
Le tradizioni sciamaniche del nord America ci insegnano che l'uomo ha la possibilità di spaziare nelle sette direzioni, le quattro conosciute del nostro mondo (nord, sud, est ed ovest) che possiamo anche chiamarle direzioni solari, in quanto sono riferite alla posizione del sole, e le due direzioni polari, quella verso l'alto e quella verso il basso; queste ultime sono le direzioni dei mondi spirituali, dei mondi invisibili cui l'uomo può accedere solo se per un momento esce dalla realtà in cui in cui crede di vivere. Sono altre realtà, non ancora definite, in cui ci possono essere infiniti stati sovrapposti, che possiamo accedere solo con la gentilezza, con quella parte di noi talmente sottile che spesso ci dimentichiamo di avere.
L'ultima direzione, la settima, è quella del centro, del tutto, dell’universo, dell'uomo che è sempre al centro del mondo, ovunque egli sia. Questo non significa avere una visione antropocentrica della realtà, perché anche un animale, un insetto, una pietra, sono al centro del loro mondo. Come noi abbiamo costruito il nostro mondo, così anche una pietra ha il suo mondo, che può essere completamente diverso dal nostro.
Cosa succede se un uomo prende il suo martello e spacca quella pietra?
Il senso comune ci direbbe che quell’uomo ha distrutto quella pietra, ed insieme ad essa il suo mondo. Se invece lo guardiamo con gli occhi della meccanica quantistica, diremo che la domanda non ha sensi, perché ci stiamo ponendo una domanda che riguarda due realtà completamente diverse, è come voler confrontare due universi che non sono assolutamente correlati tra di loro, in parole semplici è come chiederci se il numero sette è sposato.
Ritorniamo alla settima direzione, questa è la direzione in cui l'osservatore e l'osservato diventano una cosa unica, in cui la realtà in ogni istante collassa, in cui l'uomo crea la sua esistenza, includendo tutte le altre sei direzioni.
Mano a mano che entriamo in questo tipo di visione della realtà, andiamo a comprendere quanto siano collegate le realtà che percepiamo interiormente e la realtà in cui stiamo vivendo.
Dicevamo dei mondi spirituali, i mondi che percepiamo al di fuori dei sensi utilizzati per questa realtà, cui possiamo cominciare a chiedere:
- Sono correlati questi mondi invisibili con la nostra realtà?
- In caso di risposta positiva possiamo passare alla domanda 4.
- Nel caso in cui pensiamo che non ci possano essere correlazioni, possiamo riflettere su questo: perché ci stiamo immaginando tutto questo?
- Come sono correlati questi mondi con la nostra realtà?
- Quale influenza abbiamo noi in questa correlazione?
Le risposte a queste domande ci possono portare a temi che lo sciamanesimo sta trattando da migliaia di anni.
Ma prima di addentrarci in questi temi, per dare una maggiore comprensione di quello che stiamo sviluppando, dobbiamo entrare in maggior dettaglio sul concetto di osservatore, di misurazione e di stati in sovrapposizione.
Sperimentiamo quotidianamente gli effetti dell'osservazione di un determinato fenomeno.
Sappiamo come osservatori l'effetto della nostra presenza nel fenomeno osservato. L'influenza deriva dal fatto che anche nel mondo macroscopico l'osservazione fa collassare un determinato processo in un evento osservabile. Sembra molto strano parlare in questo modo, perché è come se affermassimo che la realtà non è unica e già definita, ma che dipende dalla nostra osservazione...
È un concetto derivato dalla fisica quantistica, accettata da quasi tutta la comunità scientifica, e sperimentalmente valido nel mondo microscopico, ma non ancora integrato nella descrizione del mondo macroscopico. Ci sono ancora molti ostacoli da superare, non ultimo il senso comune che ci dice che stiamo vivendo in una unica realtà, sperimentabile nello stesso modo da tutti gli esseri viventi.
Partiamo da quest'ultimo concetto. Spesso durante le divinazioni, cioè quando qualcuno chiede informazioni per il futuro, lo sciamano afferma che il futuro non esiste ancora, e quello che possiamo fare adesso è porre delle azioni o delle intenzioni per il futuro, in modo da poterci affacciare alla realtà prossima futura pronti e preparati. In altri termini, che cosa significa questo? Possiamo immaginare di avere davanti a noi più possibilità, ovvero tutte le realtà che possiamo e non possiamo considerare potenziali, queste sono contemporaneamente degli stati veri, ma che devono essere considerati insieme, nel senso che sono come una matassa che deve ancora essere sbrogliata.
Come la sbrogliamo dipende esclusivamente da noi, che siamo gli unici osservatori del nostro mondo.
Per comprendere meglio questo concetto ci dobbiamo rifare ancora una volta alla meccanica quantistica che, come ogni buona teoria, è riuscita a semplificare in modo schematico i processi che avvengono nel mondo microscopico.
L'autovettore.
Pochi sanno che cos'é in matematica questo elemento del calcolo vettoriale.
È anche difficile spiegarlo in termini semplici, ma per fortuna ormai molti di noi hanno il concetto di coordinate. Ad esempio un punto della superficie della terra, ad esempio dove siete seduti in questo momento è identificabile con una serie di tre numeri: la longitudine, la latitudine e l'altezza, considerando che non tutti abitiamo in riva al mare.
Possiamo chiamare questa serie di numeri del punto |P > come (P1,P2,P3). Se siamo un po' distratti possiamo credere di essere a circa un metro di distanza (sfido chiunque a dire che non ha mai creduto di essere in un'altra posizione, almeno una volta nella vita), questa posizione la chiamiamo |Q> come (Q1,Q2,Q3). Bene, il nostro sistema di posizionamento satellitare deciderà per noi in quale posizione siamo, nel senso che non potrà in nessun modo ammettere che siamo in due posizioni diverse. Dirà che una posizione é vera e l'altra è falsa: cosa è successo?
Per prima cosa abbiamo fermato la realtà, cioè l'abbiamo fatta collassare in uno dei due punti in cui credevamo di essere, inoltre abbiamo affermato che una posizione è vera e l'altra è falsa, abbiamo quindi creato una prima dualità nella nostra realtà. Ma non è tutto, con la rilevazione satellitare abbiamo escluso che ci possano essere degli stati intermedi, e cioè che metà persona è da una parte e metà dall'altra.
La nostra coscienza, attraverso l'atto di affidarsi al GPS per sapere dove si trova, si è portato in una realtà in cui esistono delle cose vere ed altre false, ha definito che solo una condizione può esistere, è quindi diventata partecipe alla realtà in cui si trova.
Il GPS va ad effettuare la misurazione del vettore di posizione, chiamato autovettore dell’operatore della misurazione, ovvero è il vettore misurato, che è una caratteristica misurabile, o stato fisico misurabile di quell'elemento, la quantità di questa grandezza fisica misurata ovvero dell’autovettore è chiamato autovalore. Ritorneremo più avanti su questo concetto, per comprenderne l’utilità.
I cinque punti chiave della meccanica quantistica.
I) lo stato fisico. Una situazione fisica qualunque può essere rappresentata con un vettore. In uno spazio bidimensionale, immaginiamo una lavagna, il vettore può essere rappresentato da una linea che ha una determinata lunghezza e direzione. Ad esempio l'automobile che si muove ad una determinata velocità segnata sul tachimetro dell'abitacolo, il suo stato fisico relativo al movimento viene rappresentato dal vettore velocità, che è l'insieme di due informazioni fondamentali: la direzione in cui si sta muovendo, e quella che noi comunemente chiamiamo velocità oraria, cioè il numero segnato sul tachimetro (comunemente chiamato contachilometri).
Immaginiamo un'automobile che si muove dentro ad una nave che a sua volta si sta muovendo: qual è la velocità precisa dell'auto?
Rappresentiamo la velocità della nave con una freccia di una certa lunghezza e direzione nella nostra lavagna, e consideriamo anche la velocità relativa dell'auto dentro alla nave, cioè guardiamo il contachilometri per la lunghezza e la direzione del movimento nella nave per rappresentare la freccia sulla lavagna.
La velocità reale dell'auto è data dalla somma vettoriale delle due velocità relative.
Qui possiamo già avere una prima comprensione degli stati fisici e della loro sovrapposizione: l'uomo dentro all'auto pensa che la velocità segnata nella sua auto sia quella vera, mentre chi sta navigando pensa che l'unica velocità possibile sia quella della nave.
Nel mondo microscopico degli elettroni c'é uno stato fisico quasi simile alla velocità, cioè rappresentabile da un vettore, ma ha una caratteristica specifica: la sua lunghezza è sempre pari all'unità, perciò quello che cambia è sempre la direzione.
II. Osservando questo stato, i fisici sperimentali hanno trovato delle particolarità.
E così arriviamo al secondo principio della meccanica quantistica. Dobbiamo considerare che ogni volta che facciamo una osservazione di qualunque proprietà fisica, andiamo ad introdurre una operazione nella stessa proprietà. È come se, per trovare la posizione di un'automobile che si sta muovendo, idealmente gli dobbiamo chiedere di fermarsi per un attimo. In altri termini, introduciamo una operazione nell'osservazione di quel fenomeno. Che impatto ha questa osservazione nel fenomeno?
Per definizione l'operazione per osservare una grandezza deve scaturire in un risultato della grandezza stessa, cioè, se misuro la posizione di un oggetto in movimento, il risultato dell'operazione sarà una posizione. Sembra di raccontare delle banalità, ma sono proprio queste banalità, o prescrizioni, che ci aiuteranno a sbrogliare tutta l'intrigata matassa della meccanica quantistica. In termini matematici, per chi ha confidenza con il calcolo matriciale, significa che il vettore misurato è un autovettore dell'operatore di misurazione ed il suo autovalore è la quantità misurata. Ma non è fondamentale conoscere questi formalismi per intuire la meccanica quantistica.
Quello che preme sapere è che ogni autovettore è una caratteristica, o stato fisico di quell'elemento. In un mondo quantico esistono infiniti stati fisici che possono essere misurati, ma ognuno di questi non è compatibile con gli altri. È come dire che una persona ha dei bei occhi verdi, un'altro sente con le mani che ha la febbre ed un altro dice che ha una voce profonda, e così via...
Ogni stato fisico è una qualità che posso osservare secondo dove concentro l'osservatore. È un po' meno immediato pensare che quando osservo il colore dei capelli, non posso nello stesso momento misurare la temperatura o ascoltare la sua voce. Ma ci dobbiamo rendere conto che anche noi, prima facciamo una valutazione e poi un'altra, anche se queste sono fatte in brevissime frazioni di secondo. Ci ritorneremo più avanti su questo fatto. Il colore degli occhi, la temperatura corporea ed il timbro della voce sono autovettori dei relativi operatori: osservo il colore degli occhi, misuro la temperatura ed ascolto il timbro della voce.
Un'altra implicazione, un po' meno intuitiva, ma che andremo ad approfondire più avanti, è relativa alle proprietà vettoriali di addizione e sottrazione. Nel senso che, si potrebbe dire se fossimo veramente nel mondo quantistico, che lo stato di temperatura del corpo, dell'esempio scritto sopra, è il risultato della somma degli stati "colore degli occhi verdi" e "mani lunghe". Per ora prendiamolo solo come esempio.
III. La dinamica. Anche il mondo quantistico è soggetto a delle leggi della dinamica, cioè una particella si evolve nel tempo con le sue proprietà secondo delle specifiche equazioni. Questo è un fatto interessante, in quanto significa che, nonostante la nostra indeterminazione, quello che avviene in questi stati è assoggettato alle stesse leggi cui noi siamo assoggettati nella nostra realtà. Una interpretazione di questo fatto è che questi stati quantici appartengono ad una realtà che non è la nostra, appartengono cioè a diverse realtà, o multi-realtà o mondi paralleli. Questo fatto può quindi essere spiegabile con l’esistenza di realtà parallele, nel senso che sono realtà che non possiamo conoscere o sperimentare contemporaneamente alla nostra, ma che esistono.
IV. I risultati sperimentali.
Abbiamo parlato di misurazioni, ma non ci siamo ancora effettivamente posti che cosa succede durante la misurazione. In un certo istante non ho ancora ben definito che la persona che sta davanti a me abbia gli occhi verdi e le mani lunghe, e lo stato potrebbe oscillare tra questi due. Se vado con l'intenzione e con il mio sguardo a vedere il colore degli occhi della persona davanti a me, questa potrebbe non essere pronta a mostrarmeli, perciò ho solo delle probabilità di vedere gli occhi, ma ho anche delle probabilità di percepire solo le sue mani. Ovviamente più l'intenzione di chi ho davanti a me è quella di mostrarmi gli occhi, più è probabile di riuscire a percepirli.
Inoltre c'é un'altra particolarità, e cioè che potrei vedere gli occhi verdi anche se questi sono nel loro stato opposto.
V. Il collasso
Abbiamo visto che in meccanica quantistica non esiste un unico stato misurabile, ma c’è un insieme di diversi stati che contemporaneamente sono presenti. Ogni volta che vado a fare una misurazione, vado ‘fisicamente’ a modificare quell’insieme di stati, o quell’unico indefinito stato, e quello stato precipita in un valore della grandezza che intendo misurare, ovvero collassa nella realtà, costituita da macchina che esegue la misura e l’uomo o gli uomini che leggono la misura. Il collasso in uno stato misurabile, e quindi appartenente alla nostra realtà, è causato dall’interazione dello strumento di misura, l’osservatore con la sua coscienza e l’elemento osservato. L’osservatore, con il suon atto di misurare, va ad alterare la presenza fisica della particella, facendola collassare in una grandezza fisica di questa realtà, misurabile. Quello che avviene in questa realtà sembra apparentemente non deterministico, nel senso che non è possibile prevedere prima quale sarà il risultato, possiamo dare solamente delle probabilità. Una spiegazione per questa indeterminazione è quella che effettivamente l’entità che si va a misurare appartiene anche ad altri universi, altri mondi, a cui noi non possiamo accedere. Se potessimo osservare lo stesso fenomeno comprendendo tutti i mondi, allora potremmo prevedere in termini deterministici il fenomeno osservato.
Che utilità ha tutto questo?
Aprirci gli orizzonti, ed essere consapevoli che la realtà è quella che ci stiamo costruendo addosso e che, sebbene abbiamo l’addestramento per vivere in una realtà ordinaria, coerente con il senso comune, abbiamo anche la possibilità di spostare la nostra attenzione, decidere che vogliamo porre il nostro focus su diverse realtà, meglio se non condivise dalla moltitudine, e in questo modo siamo liberi di fare collassare la realtà secondo le nostre intenzioni. Come osservatori possiamo fare collassare la realtà secondo la nostra intenzione, o secondo l’intenzione che c’è dietro alla nostra natura. Questo per dire che forse non abbiamo il libero arbitrio delle cose che stiamo facendo, ma che dobbiamo fare emergere la nostra vera natura, il vero intento che c’è dietro alla nostra esistenza, fare emergere per quale motivo o quali motivi siamo venuti su questa terra.
E sicuramente l’universo ci segue, perché ci mettiamo nel flusso della vita, percorriamo l’onda che sta muovendo tutta la vita su questa terra e nell’universo conosciuto.
Fare pulizia delle nostre memorie, significa togliere l’influenza del mondo reale alla nostra attenzione, al nostro essere, così che questo possa essere ispirato dalla vita stessa, da quello che muove veramente la nostra esistenza, in altre parole dal divino, o dalla creazione.
Bibliografia consigliata
David Z. Albert Meccanica Quantistica e Senso Comune, ed. Adelphi, 2000