Fisica e filosofia nella meccanica quantistica
"Esiste una diffusa consapevolezza che la fisica
contemporanea abbia prodotto un'importante revisione nella concezione che l'uomo ha
dell'universo e dei rapporti che ad esso lo legano. In particolare, gli strumenti usati
nella ricerca dalla fisica implicano un'accettazione della mentalità filosofica che ne è
il presupposto; e tale mentalità, conquistato che abbia la gioventù scientificamente
educata, sconvolge i vecchi ordinamenti etici. "
Werner Heisenberg
La fisica moderna ha sconvolto il rapporto con la realtà e con gli
esperimenti. La teoria fisica, infatti, non è una semplice descrizione di fatti
sperimentali né qualche cosa di deducibile da tale descrizione. La deduzione del fisico
non va dai fatti alle supposizioni teoriche, ma da queste ai fatti ed alle supposizioni
teoriche. Ogni fisico, quando si mette all'opera, costruisce sempre un numero di
supposizioni fisiche e filosofiche maggiore di quello che i semplici fatti fornirebbero o
implicherebbero. Per questa ragione ogni branchia del sapere fisico è soggetto a subire
modificazioni o sviluppi non appena si presenti una nuova testimonianza che sia
incompatibile con i suoi principi fondamentali.
Questi principi, inoltre, presentano sempre un carattere filosofico. Essi possono essere: ontologici:
essi riguardano l'oggetto della conoscenza scientifica, indipendentemente dai suoi
rapporti con l'osservatore; epistemologici: essi riguardano la relazione
intercorrente tra lo scienziato (inteso come sperimentatore ed indagatore) e l'oggetto al
centro dell'indagine.
Viene quindi naturale, osservando le affermazioni di Heisenberg, affermare che i dati
sperimentali della fisica non ne implicano i concetti teorici. Da ciò consegue che il
teorema concernente una determinata conoscenza scientifica non è mai conosciuto
direttamente dall'osservazione o dalla sperimentazione, ma è conosciuto soltanto dalla
costruzione teorica proposta dal fisico teorico, comprovata soltanto indirettamente e
sperimentalmente attraverso l'esperimento. Se si usa questo procedimento per la meccanica
di Newton o Einstein e per la meccanica quantica, si scopre
che il concetto di probabilità o caso entra nella definizione dello stato d'un sistema
fisico (e, in questo senso, nell'oggetto della ricerca) nella meccanica quantica, mentre
non accade così nella meccanica newtoniana o nella teoria einsteniana della relatività.
Si potrebbe quasi affermare che la teoria dei quanti ha riportato nella scienza fisica il
concetto di potenzialità: ciò perché nelle teorie di Newton o Einstein, lo stato di
qualsiasi sistema meccanico isolato in un dato momento di tempo è dato con precisione
quando sono empiricamente determinati i numeri che specificano la posizione ed il momento
di ogni massa del sistema in quell'istante di tempo; non è presente alcun numero che si
riferisca ad una probabilità. Nella meccanica quantica l'interpretazione di
un'osservazione di un sistema è un procedimento piuttosto complicato: l'osservazione può
consistere in una semplice lettura di cui si può discutere l'accuratezza, o può
comprendere una complicata serie di dati; in ogni caso, il risultato può essere espresso
soltanto in termini d'una distribuzione di probabilità concernente, ad esempio, la
posizione o il momento della particella del sistema. La teoria predice quindi la
distribuzione della probabilità per il futuro. Essa non è sperimentalmente verificata,
quando lo stato futuro si verifica, semplicemente se i numeri del momento o della
posizione si trovano nei limiti indicati dalla previsione: lo stesso esperimento, con le
stesse condizioni iniziali, deve essere ripetuto molte volte, ed i valori della posizione
o del momento, che possono essere diversi in ogni osservazione, devono similmente essere
trovati in modo da poter essere distribuiti secondo la prevista distribuzione di
probabilità.