Materia e spirito nella fisica quantistica

fisici

 

In Scienza e umanesimo, Schrödinger pone il problema della materia non solo da una prospettiva fisica, ma soprattutto filosofica, evidenziando in primis una strana circolarità nel rapporto tra materia e spirito: «La materia è un’immagine della nostra mente, la mente è quindi anteriore alla materia (nonostante la strana dipendenza empirica del mio processo mentale dai dati fisici di una certa parte di materia, il mio cervello)»[1]. La prima affermazione, sebbene possa apparire singolare, indica che per Schrödinger la materia è un’astrazione – o un postulato – creato dalla nostra mente e non entità estranea e permanente; ciò ovviamente è in contrasto con la fede del XIX secolo a cui  «sembrò che la materia fosse l’entità permanente sulla quale potevamo basarci. C’era un pezzo di materia che non era mai stata creata (per quanto ne sapeva il fisico) e non avrebbe mai potuto essere distrutta. Si poteva afferrarla e sentire che non avrebbe mai potuto svanire sotto le nostre dita. Inoltre questa materia, qualunque sua parte, affermava il fisico, era soggetta, per quanto riguardava il suo comportamento, il suo moto, a leggi rigide. Si muoveva a seconda delle forze che le porzioni di materia circostanti, secondo le loro posizioni relative, esercitavano su di essa. Se ne poteva prevedere il moto che era rigidamente determinato in tutto il futuro dalle condizioni iniziali. Tutto questo andava perfettamente bene nella fisica fino a che interveniva la materia esterna, inanimata»[2]. Già nel 1925, nel saggio Alla ricerca di una via, Schrödinger aveva destituito di fondamento la differenziazione fra organico e inorganico, dichiarando che tale contrapposizione non appartiene alla natura dell’oggetto, ma alla prospettiva del soggetto. Il materialismo della scienza del XIX secolo, continua Schrödinger è inammissibile: la materia non è più considerabile «la semplice palpabile grossolana cosa nello spazio» di cui possiamo seguirne il moto e conoscerne con precisioni le leggi che ne governano il movimento. È svanita l’idea, sorta con Democrito, che gli atomi siano piccoli corpi individuali e identificabili. Nello specifico, la fisica del XX secolo ha dovuto irrevocabilmente abbandonare l’idea che i costituenti ultimi della materia conservino una loro identità; per essere chiari: qui non ci si muove solo in un campo gnoseologico (“non possiamo essere certi che l’elettrone che io osservo nell’istante B sia lo stesso osservato precedentemente nell’istante A”) ma in campo ontologico (“non esiste una materia che permane”).  Ancora una volta, come fatto per il principio di indeterminazione, Schrödinger tiene a ribadire che non si tratta di un limite tecnico o di imprecisione strumentale: «E vi prego di rimarcare bene, di convincervi, che non è che noi siamo in grado di accertare l’identità di due particelle in certi casi, e non ne siamo in grado invece in altri. È fuori dubbio che la questione della “identità” non ha nella realtà alcun significato»[3]. Se Bohr aveva posto fine al dogma del principio di non contraddizione, Schrödinger evidenzia il tramonto dell’altro cardine della logica aristotelica: il principio di identità. Ammette poco dopo che «la situazione è alquanto sconcertante»[4]. Lo sconcerto è dato, tra l’altro, dal fatto che entità-non individuali (ossia non-entità, in senso stretto) concorrono a formare oggetti fisici. La questione diventa allora la soglia, il limite tra materia e non materia: «Come ci può essere individualità in oggetti composti di non individui?». Schrödinger,  al pari di Heisenberg, ricorre ad un idea fortemente platonica: che l’individualità dei corpi non nasca, aristotelicamente, dal sinolo di materia e forma, ma esclusivamente dalla forma (Gestalt)[5]. Tanto Schrödinger quanto Heisenberg hanno ritenuto proficuo mettersi in ascolto dei filosofi greci, per «acquistare conoscenza delle radici di quelle idee che poi hanno avuto sviluppo nella fisica moderna»[6]. Entrambi i fisici tra Democrito e Platone scelgono quest’ultimo, nonostante il concetto di atomo sia stato tanto gravido di successo nella scienza moderna. Heisenberg si contrappone all’interpretazione fortemente materialista, vigente fino a tutto l’Ottocento, data all’atomismo di Democrito e Leucippo; in tale contrapposizione, egli si richiama alla fede matematica dei greci, ossia in una struttura formale. Il libro privilegiato per la chiarificazione dei componenti ultimi della realtà è il Timeo di Platone, la cui lettura su Heisenberg «aveva lasciato una traccia indelebile, influendo profondamente e in maniera duratura sulla formazione filosofica del giovane fisico, a quel tempo appena diciottenne»[7]. Nel Timeo, Platone aveva ricondotto le particelle elementari della materia ad una forma geometrica, instaurando una corrispondenza tra gli atomi e i cinque solidi regolari. L’idea platonica ebbe minore successo rispetto a quella di Democrito per il suo carattere poco intuitivo,  analogamente a quanto accade con la descrizione quantistica della realtà, di certo meno intutiva e “logica” di quella classica. La scommessa dei nuovi fisici del Novecento, perfettamente illustrata da Heisenberg ne La tradizione della scienza[8], è rinunciare alla filosofia di Democrito e sostituire il concetto di particelle elementari con quello di simmetrie fondamentali. Ciò perché i quanti, a differenza degli atomi, «sono rappresentazioni di gruppi di simmetria e quindi sono paragonabili ai corpi simmetrici della dottrina platonica»[9]. Il dato “sconcertante” di materia composta da non-materia, era stato già rilevato da Platone, quando trattò di solidi regolari, forme immateriali, che costituiscono la materia. Nell’idea anti-intuitiva di Platone la materia «acquista un significato particolarissimo. Essa in un certo senso giunge a un livello di estrema “rarefazione”, assumendo connotati che vanno molto oltre la nostra capacità immaginativa»[10]. Per Platone la materia, lungi dall’essere fondamento, base e mattone su cui si costruisce il reale, è prodotto; comprendiamo meglio il “paradosso” di Schrödinger della priorità della mente sulla materia. Il principium individuationis, per il fisico austriaco, si trova nella struttura della composizione degli atomi, nella loro organizzazione; Schrödinger porta l’esempio di un uomo che ritorna dopo vent’anni di assenza nella casa dove ha trascorso l’infanzia. Si commuove vedendo lo stesso ruscello, gli stessi prati, con i medesimi fiordalisi, papaveri, con le stesse mucche che ruminano e le stesse anatre che nuotano nello stagno, ecc… Come è ovvio, l’aggettivo “stesso”  non si riferisce ad una identità di materia (perfino l’uomo di ritorno non è più lo “stesso”, fisicamente parlando) ma all’aspetto e disposizione del luogo. La fede nella persistenza della materia appare a Schrödinger “mistica”, ingiustificata e quindi il materialismo lungi dall’essere più razionalista dello spiritualismo, è oltremodo “superstizioso”, ossia crede in maniera non ragionata sull’esistenza di ciò che in realtà non esiste. In realtà, spiega Schrödinger, «l’atomo della fisica contemporanea non ha proprietà materiali, ma è pura forma»[11].  È importante sottolineare l’aggettivo pura, perché la forma non è più coniugata alla materia, non è più forma di qualcosa: «L’abitudine del linguaggio usuale ci inganna, e sembra richiedere che, ogni volta che noi intendiamo pronunciare le parole “apetto” e “forma” si debba trattare dell’aspetto o della forma di qualche cosa, che un substrato materiale sia richiesto per prendere una forma. Scientificamente questa abitudine risale ad Aristotele, alla sua causa materialis e causa formalis. Ma quando si arriva alle particelle prime che costituiscono la materia, sembra che non ci sia alcuna giustificazione nel pensare di esse ancora come formate da una qualche materia. Esse sono, come che sia, pure forme, nient’altro che forme; ciò che si ritrova in osservazioni successive è questa forma, non un pezzetto individuale di materia»[12]. Vi è, per certi versi, una “nuova metafisica” in questo modo di concepire la forma, non solo per il suo essere sganciata dalla materia ma soprattutto perché questo platonismo della fisica quantistica è differente dal platonismo della natura scritta in caratteri matematici  della rivoluzione scientifica. Qui la Gestalt, ci tiene a sottolineare Schrödinger, non è la forma geometrica; le forme geometriche sono solo un «ausilio mentale», uno strumento adeguato ma non vero. La forma intesa come organizzazione non è invisibile, cioè  non è un postulato non verificabile quale la “natura scritta in caratteri matematici”: «mentre non siamo in grado di trovare alcunché relativamente alla forma geometrica di un atomo anche col più potente microscopio, si ha la possibilità di scoprire la sua permanente e caratteristica organizzazione, manifestata nel suo spettro, ad una distanza di migliaia di anni luce!»[13].

Di contro,  «l’idea della realtà obbiettiva delle particelle elementari si è sorprendentemente dissolta»[14], ciò perché si è sperimentalmente provata la vacuità di una cattiva filosofia, che acriticamente aveva parlato di ‘suddivisione’ della materia, o sostanza del protone, ecc…Il suggermento di Heisenberg era quello di abbandonare tanto il concetto di divisione quanto quello di particella, sostiuendo quest’ultimo con quello di simmetria «Le simmetrie fondamentali definiscono la legge soggiacente che determina lo spettro della particella elementare»[15].

La sostituzione del concetto di sostanza con quello di simmetria o di forma risponde, come nota Gembillo[16], alla contrapposizione proposta da Cassirer fra sostanza e funzione. Lo stesso Cassirer, in Determinismo e indeterminismo nella fisica moderna, considera il punto di svolta dato dal principio di indeterminazione, proprio nella perdita del tode ti cioè la perdita del “qui” e “ora”: «Se dunque continuiamo a parlare di individualità della singola particella, ciò è ancora possibile solo mediatamente; non in quanto le particelle siano date in sé come oggetti individuali  ma in quanto sono rappresentabili come “punti d’intersezione” di certe relazioni»[17]. Subito dopo, Cassirer interpreta la meccanica di Schrödinger come slittamento da una interpretazione  materialista della realtà ad una “energetica”, ossia la definizione di protoni ed elettroni come centri di energia. La meccanica quantistica appare a Cassirer un irreversibile spartiacque fra la maniera sostanziale ed una organizzazionale di rappresentare il reale, in quanto essa ha acuito  il nostro sguardo sul sistema, cioè sull’impossibilità di descrivere gli elettroni presi isolatamente. La meccanica quantistica ha reso impossibile lo “spezzettamento” del reale tipico della fisica classica ed è una «espressione caratteristica e tipica della tendenza generale del pensiero fisico a rappresentare la “natura” della materia solo mediante certe relazioni dinamiche e a ridurla completamente a queste»[18]. Anche l’interpretazione data da Schrödinger di atomo – che si allontanò dal modello di Bohr – pensa l’immutabilità della carica degli elettroni e dei protoni in maniera non sostanzialista, «infatti la costanza di una determinata relazione non basta affatto per argomentare la costanza di un “portatore”»[19].La meccanica quantistica, e qui Cassirer tira le somme che diverranno “succo e sangue” per la filosofia della complessità, «dovette rinunziare a definire il tutto come la “somma” delle sue parti; essa dichiara che il tutto è più di una siffatta unità per addizione»[20].

La fisica di Schrödinger è quella meno sostanzialista tra i fisici quantistici, tanto che la sua insistenza sull’identità della massa con l’energia e della realtà con una dimensione ondulatoria, lo portò nel 1953 a negare proprio ciò che aveva dato il via alla nuova meccanica: i salti quantici[21]. Non solo egli considera questi ultimi, nell’ambito del cammino del pensiero scientifico, al pari degli epicicli, ossia ipotesi temporaneamente utilizzare a descrivere un qualcosa di misterioso, ma poi rimpiazzate da una tesi più razionale (potremmo azzardare l’aggettivo “vera”?), ma considera importanti i risvolti gnoseologici dell’abbandono di tale teoria. Schrödinger  propone, infatti, di sostituire alla teoria dello scambio d’energia per pacchetti con la risonanza tra frequenze di oscillazioni. Del resto, avendo egli negato un quid ultimo, una sostanza materiale, non può ammettere che essa salti. Anche nell’ultimo Schrödinger, quindi, natura non facit saltus, il “dogma” del continuo è ristabilito, sebbene in una versione ancora tutta da ripensare, a mio avviso, perché essa ci restituisce una realtà paradossale per la logica a cui siamo avvezzi. Una realtà in cui non esiste una differenza tra materia e campi di forza, ragionando bene non esiste una differenza neanche tra materia e spazio perché lo spazio – in cui è presente comunque un campo gravitazionale – non è quindi mai vuoto; un’immagine in cui non si comprende la differenza tra materia e spirito e quindi il confine tra soggetto e oggetto e in cui i corpi prendono misteriosa consistenza dall’ incorporeità. Un mondo di pure forme, che però non hanno l’aspetto conosciuto e ‘addomesticato’ di quelle geometriche, a noi note.

Il problema dell’identità assume in Schrödinger anche la riflessione sull’individualità umana. In essa il fisico passa il testimone al metafisico e l’influenza di Arthur Schopenhauer è decisiva. Ricorda Bruno Bertotti[22] che Schrödinger riferiva di aver letto ogni singolo rigo delle opere di Schopenhauer. Questa lettura influenza profondamente la sua concezione del rapporto fra soggetto e mondo-esterno e tra un soggetto e un altro soggetto.

Abbiamo visto in ambito fisico che la  ricerca di completezza di una teoria scientifica, per Schrödinger, non poggiava su una adaequatio fra il modello conoscitivo e la realtà esterna; il problema si era spostato da quello di verità a quello di coerenza delle varie proposizioni che costituiscono la teoria. Anche in ambito prettamente filosofico Schrödinger trova insensato parlare di “mondo esterno”, cosa in sé, mondo extra-mentale. L’unica cosa di cui possiamo parlare sono le nostre rappresentazioni del mondo e tali rappresentazioni sono estremamente individuali.  L’adaequatio  non è più tra la mia rappresentazione del mondo è il mondo esterno, ma fra la mia rappresentazione e quella di un’altra persona. È solo a questa adaequatio, a questa convergenza di rappresentazioni intersoggettive che Schödinger dà il nome di “realtà”. Ciò fa scaturire la domanda: come si spiega che io e te abbiamo le stesse rappresentazioni, in assenza di un substrato reale stabile e determinato? La risposta, agli occhi di Schrödinger, travalica la logica e si può cogliere intuitivamente, in un ambito decisamente mistico (ancora la buona austricità!). La meraviglia – anche qui c’è una sintonia con lo “stupore” di Wittgenstein – e il misticismo, ricorda ancora Bertotti, erano «al centro della vita personale di Schrödinger e costituivano per lui una perenne sorgente di grande investimento emotivo»[23].

A tale proposito, Bertotti cita una lettera che Schrödinger gli scrisse  nel 1959: «L’antichissimo detto indiano TAT TWAM ASI (“ciò sei tu”), naturalmente, non è un’asserzione fisica, ma metafisica. È così semplice che è impossibile spiegarlo. Non può venire appreso dall’intelletto, ma in certe occasioni può sorgere in te come una scintilla, e da allora è lì e non ti lascerà mai più, anche se non è un precetto pratico da usare in ogni ora della tua vita. C’è una quartina sanscrita di cui conosco la versione in tedesco e in latino (penso provenga dal “Bhagavadgita”, un’opera in parte non interessante); la versione latina è in distici elegiaci:

Qui videt ut cunctis animantibus insidet idem

Rex et, dum pereunt, haud perit, ille videt.

Nolet enim dum cernit in omnibus ipsum

Ipse nocere sibi. Qua via summa patet.

Egli vede se stesso non solo nel suo amico amato, nella sposa o nel figlio, ma anche nel leone che ferocemente lo attacca, nel serpente che sta per vibrare al suo bambino il colpo mortale, nel suo stesso bambino sorpreso in flagrante a torturare un gatto, e così via; alla fine, anche nell’ufficiale del campo di concentramento che infligge torture diaboliche ai suoi prigionieri. A prima vista non c’è nulla di morale nel Tattwamasi, è qualcosa tra l’intellettuale e l’intuitivo. Solo, se anche i potenti (almeno) lo possedessero, il mondo sarebbe un paradiso. Ma per il bramino ciò è solo un risultato benefico, ma secondario; la cosa principale è, come dice il testo, aver riconosciuto la verità. Lo conforterà nell’ora della morte, proprio come il viatico conforta i cattolici. Ad Einstein, quando una volta (molto tempo fa, quando aveva circa 50 anni) era gravemente ammalato, un amico assai vicino chiese : Non hai paura della morte? No, rispose. Mi sento così intimamente connesso con tutto il mondo che non posso d’improvviso cadere fuori da esso»[24].

Questo richiamo all’Uno, ad una Mente universale, si svolge su un piano mistico e non ha di fatto una ricaduta sullo Schrödinger fisico, che rimane invece paladino di una razionalità lucida e critica. Si potrebbe, forse, ipotizzare un parallelismo tra l’olismo mistico e la ricerca appassionata di Schrödinger di una teoria del campo unificato, e definire – come suggerisce Bertotti – quello di Schrödinger un “misticismo razionale”. Cifra di questo misticismo è  quella nostalgia per l’Uno, che abbiamo già rilevato essere Stimmung della Vienna che fa da sfondo a tutti gli intellettuali qui trattati. «Forse anche nella ricerca di un modello globale e definitivo del mondo basato sulla semplicità e sulla bellezza e lontano dalle complessità sperimentali, quale appare nella Teoria del Campo Unificato, possiamo ritrovare la forza  dolce e potente della malinconia»[25].

 

[1] E. Schrödinger, Scienza e umanesimo, cit., pp. 15-16.

[2] Ivi, p. 16.

[3] Ivi, pp. 21-22.

[4] Ibidem.

[5] Su ciò cfr. G. Gembillo, Erwin Schrödinger e la nuova epistemologia della fisica, cit. Sul “platonismo” di Heisenberg, si cfr. W. Heisenberg, Oltre le frontiere della scienza, tr. di S. Buzzoni, Editori Riuniti, Roma 1984; G. Gembillo, Werner Heisenberg. La filosofia di un fisico, Giannini  Editore, Napoli 1987, pp. 1-65.

[6] W. Heisenberg, La fisica dei nuclei atomici, tr. di V. Somenzi, Sansoni, Firenze 1952, p. 9. Sull’interpretazione data da Schrödinger e Heisenberg alla filosofia greca, si legga G. Gembillo, La filosofia greca nel Novecento. Popper Husserl Schrödinger Heisenberg, Armando Siciliano, Messina 2001.

[7] G. Gembillo, Werner Heisenberg. La filosofia di un fisico, cit., p. 22.

[8] W. Heisenberg, La tradizione nella scienza, tr. di R. Pizzi e B. Vitale, Garzanti, Milano 1982, p. 31.

[9] Ivi, p. 97.

[10] G. Gembillo, Werner Heisenberg. La filosofia di un fisico, cit., p. 29.

[11] E. Schrödinger, Natura delle particelle, cit., p. 264.

[12] E. Schrödinger, Scienza e umanesimo, cit., p. 25.

[13] Ivi, p. 27.

[14] W. Heisenberg, Natura e fisica moderna,  tr. di E. Casari, Garzanti, Milano 1985, p. 42.

[15] W. Heisenberg, La tradizione nella scienza,  tr. di R. Pizzi e B. Vitale, Garzanti, Milano 1982, p. 104.

[16] G. Gembillo, Werner Heisenberg. La filosofia di un fisico, cit., p. 52.

[17] E. Cassirer, Determinismo e indeterminismo nella fisica moderna, tr. di G.A. De Toni, La Nuova Italia, Firenze 1970, p. 264.

[18] Ivi, p. 266.

[19] Ivi, p. 268.

[20] Ivi, p. 274.

[21] Cfr. E. Schrödinger, L’ immagine attuale della materia, cit., pp. 35-57.

[22] Cfr. B. Bertotti, L’opera ultima di Schrödinger, in B. Bertotti – U. Curi, Erwin Schrödinger scienziato e filosofo, cit., p.134.

[23] Ivi, p. 136.

[24] B. Bertotti (a cura di), Una corrispondenza con Erwin Schrödinger, in ivi, p. 172.

[25] B. Bertotti,  L’opera ultima di Schrödinger, cit., pp. 149-150.

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